3D મેગ્નેટિક નેનોસ્ટ્રક્ચર્સમાં પ્રગતિ આધુનિક કમ્પ્યુટિંગમાં પરિવર્તન લાવી શકે છે

વૈજ્ઞાનિકોએ શક્તિશાળી ઉપકરણોના નિર્માણ તરફ એક પગલું ભર્યું છે જે ઉપયોગ કરે છેચુંબકીય સ્પિન-આઇસ તરીકે ઓળખાતી સામગ્રીની પ્રથમ ત્રિ-પરિમાણીય પ્રતિકૃતિ બનાવીને ચાર્જ કરો.

સ્પિન બરફના પદાર્થો અત્યંત અસામાન્ય છે કારણ કે તેમાં કહેવાતા ખામીઓ હોય છે જે ચુંબકના એક ધ્રુવ તરીકે વર્તે છે.

આ એક ધ્રુવ ચુંબક, જેને ચુંબકીય મોનોપોલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં નથી; જ્યારે દરેક ચુંબકીય પદાર્થને બે ભાગમાં કાપવામાં આવે છે ત્યારે તે હંમેશા ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ સાથે એક નવું ચુંબક બનાવશે.

દાયકાઓથી વૈજ્ઞાનિકો કુદરતી રીતે બનતા પુરાવા માટે દૂર દૂર સુધી શોધી રહ્યા છેચુંબકીય એકાધિકારવાદીઓ, આખરે પ્રકૃતિના મૂળભૂત દળોને દરેક વસ્તુના કહેવાતા સિદ્ધાંતમાં જૂથબદ્ધ કરવાની આશામાં, સમગ્ર ભૌતિકશાસ્ત્રને એક છત નીચે મૂકીને.

જોકે, તાજેતરના વર્ષોમાં ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ દ્વિ-પરિમાણીય સ્પિન-બરફ સામગ્રીના નિર્માણ દ્વારા ચુંબકીય મોનોપોલના કૃત્રિમ સંસ્કરણો ઉત્પન્ન કરવામાં સફળતા મેળવી છે.

આજ સુધી આ રચનાઓએ સફળતાપૂર્વક ચુંબકીય એકાધિકાર દર્શાવ્યો છે, પરંતુ જ્યારે સામગ્રી એક જ સમતલ સુધી મર્યાદિત હોય ત્યારે સમાન ભૌતિકશાસ્ત્ર મેળવવું અશક્ય છે. ખરેખર, સ્પિન-આઇસ જાળીની ચોક્કસ ત્રિ-પરિમાણીય ભૂમિતિ છે જે તેની અસામાન્ય ક્ષમતા માટે ચાવીરૂપ છે જે નાના માળખાં બનાવવાની ક્ષમતા ધરાવે છે જેચુંબકીયમોનોપોલ્સ.

નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં આજે પ્રકાશિત થયેલા એક નવા અભ્યાસમાં, કાર્ડિફ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકોની આગેવાની હેઠળની એક ટીમે અત્યાધુનિક પ્રકારના 3D પ્રિન્ટિંગ અને પ્રોસેસિંગનો ઉપયોગ કરીને સ્પિન-આઇસ મટિરિયલની પ્રથમ 3D પ્રતિકૃતિ બનાવી છે.

ટીમનું કહેવું છે કે 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજીએ તેમને કૃત્રિમ સ્પિન-બરફની ભૂમિતિને અનુરૂપ બનાવવાની મંજૂરી આપી છે, જેનો અર્થ એ થાય કે તેઓ સિસ્ટમમાં ચુંબકીય મોનોપોલ્સ કેવી રીતે બને છે અને કેવી રીતે ફરે છે તેને નિયંત્રિત કરી શકે છે.

3D માં મિની મોનોપોલ મેગ્નેટને હેરફેર કરવામાં સક્ષમ થવાથી, તેઓ કહે છે કે, કોમ્પ્યુટર સ્ટોરેજમાં વધારો કરવાથી લઈને માનવ મગજના ન્યુરલ સ્ટ્રક્ચરની નકલ કરતા 3D કમ્પ્યુટિંગ નેટવર્ક્સ બનાવવા સુધી, ઘણી બધી એપ્લિકેશનો ખુલી શકે છે.

"10 વર્ષથી વધુ સમયથી વૈજ્ઞાનિકો બે પરિમાણમાં કૃત્રિમ સ્પિન-બરફ બનાવી રહ્યા છે અને તેનો અભ્યાસ કરી રહ્યા છે. આવી સિસ્ટમોને ત્રણ-પરિમાણોમાં વિસ્તરીને આપણે સ્પિન-બરફ મોનોપોલ ભૌતિકશાસ્ત્રનું વધુ સચોટ પ્રતિનિધિત્વ મેળવીએ છીએ અને સપાટીઓની અસરનો અભ્યાસ કરી શકીએ છીએ," કાર્ડિફ યુનિવર્સિટીની સ્કૂલ ઓફ ફિઝિક્સ એન્ડ એસ્ટ્રોનોમીના મુખ્ય લેખક ડૉ. સેમ લાડાકે જણાવ્યું.

"આ પહેલી વાર છે કે કોઈ વ્યક્તિ નેનોસ્કેલ પર ડિઝાઇન દ્વારા સ્પિન-આઇસની ચોક્કસ 3D પ્રતિકૃતિ બનાવવામાં સફળ રહ્યું છે."

કૃત્રિમ સ્પિન-આઇસ અત્યાધુનિક 3D નેનોફેબ્રિકેશન તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવ્યું હતું જેમાં નાના નેનોવાયરને જાળીના માળખામાં ચાર સ્તરોમાં સ્ટેક કરવામાં આવ્યા હતા, જે પોતે માનવ વાળની ​​પહોળાઈ કરતા પણ ઓછી હતી.

મેગ્નેટિક ફોર્સ માઈક્રોસ્કોપી તરીકે ઓળખાતી એક ખાસ પ્રકારની માઈક્રોસ્કોપી, જે ચુંબકત્વ પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે, તેનો ઉપયોગ ઉપકરણ પર હાજર ચુંબકીય ચાર્જની કલ્પના કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જેનાથી ટીમ 3D માળખામાં સિંગલ-પોલ મેગ્નેટની હિલચાલને ટ્રેક કરી શકતી હતી.

"અમારું કાર્ય મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે દર્શાવે છે કે નેનોસ્કેલ 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ રસાયણશાસ્ત્ર દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવતી સામગ્રીની નકલ કરવા માટે થઈ શકે છે," ડૉ. લાડાકે આગળ કહ્યું.

"આખરે, આ કાર્ય નવા ચુંબકીય મેટામટીરિયલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે એક સાધન પૂરું પાડી શકે છે, જ્યાં કૃત્રિમ જાળીની 3D ભૂમિતિને નિયંત્રિત કરીને ભૌતિક ગુણધર્મોને ટ્યુન કરવામાં આવે છે."

"મેગ્નેટિક સ્ટોરેજ ડિવાઇસ, જેમ કે હાર્ડ ડિસ્ક ડ્રાઇવ અથવા મેગ્નેટિક રેન્ડમ એક્સેસ મેમરી ડિવાઇસ, એ બીજું ક્ષેત્ર છે જે આ પ્રગતિથી મોટા પાયે પ્રભાવિત થઈ શકે છે. વર્તમાન ડિવાઇસ ઉપલબ્ધ ત્રણ પરિમાણોમાંથી ફક્ત બેનો ઉપયોગ કરે છે, તેથી આ સંગ્રહિત કરી શકાય તેવી માહિતીની માત્રાને મર્યાદિત કરે છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરીને મોનોપોલ્સને 3D જાળીની આસપાસ ખસેડી શકાય છે, તેથી ચુંબકીય ચાર્જ પર આધારિત સાચું 3D સ્ટોરેજ ડિવાઇસ બનાવવાનું શક્ય બની શકે છે."