• vijesti

Proboj u 3D magnetskim nanostrukturama mogao bi transformirati moderno računarstvo

Znanstvenici su napravili korak prema stvaranju moćnih uređaja koji koristemagnetski naboj stvaranjem prve trodimenzionalne replike materijala poznatog kao spin-ice.

Materijali od spinskog leda izuzetno su neobični jer posjeduju takozvane defekte koji se ponašaju kao jedan pol magneta.

Ovi jednopolni magneti, poznati i kao magnetski monopoli, ne postoje u prirodi; kada se svaki magnetski materijal prereže na dva dijela, uvijek će se stvoriti novi magnet sa sjevernim i južnim polom.

Znanstvenici desetljećima traže dokaze o prirodnim pojavamamagnetski monopole u nadi da će konačno grupirati temeljne sile prirode u takozvanu teoriju svega, stavljajući cijelu fiziku pod jedan krov.

Međutim, posljednjih godina fizičari su uspjeli proizvesti umjetne verzije magnetskog monopola stvaranjem dvodimenzionalnih materijala od spinskog leda.

Do danas su ove strukture uspješno pokazale magnetski monopol, ali je nemoguće postići istu fiziku kada je materijal ograničen na jednu ravninu. Doista, specifična trodimenzionalna geometrija rešetke spin-ice ključna je za njezinu neobičnu sposobnost stvaranja sićušnih struktura koje oponašajumagnetskimonopoli.

U novoj studiji objavljenoj danas u časopisu Nature Communications, tim predvođen znanstvenicima sa Sveučilišta u Cardiffu stvorio je prvu 3D repliku materijala od spinskog leda koristeći sofisticiranu vrstu 3D ispisa i obrade.

Tim kaže da im je tehnologija 3D ispisa omogućila prilagodbu geometrije umjetnog spinskog leda, što znači da mogu kontrolirati način na koji se magnetski monopoli formiraju i kreću u sustavima.

Mogućnost manipuliranja mini monopolnim magnetima u 3D-u mogla bi otvoriti cijeli niz primjena, kažu, od poboljšane računalne pohrane do stvaranja 3D računalnih mreža koje oponašaju neuronsku strukturu ljudskog mozga.

„Više od 10 godina znanstvenici stvaraju i proučavaju umjetni spin-led u dvije dimenzije. Proširivanjem takvih sustava na tri dimenzije dobivamo puno točniji prikaz fizike spin-ledenog monopola i možemo proučavati utjecaj površina“, rekao je glavni autor dr. Sam Ladak sa Škole za fiziku i astronomiju Sveučilišta u Cardiffu.

„Ovo je prvi put da je itko uspio stvoriti točnu 3D repliku spinskog leda, dizajnom, na nanoskali.“

Umjetni rotirajući led stvoren je korištenjem najsuvremenijih 3D nanofabrikacijskih tehnika u kojima su sitne nanožice složene u četiri sloja u rešetkastoj strukturi, koja je sama po sebi mjerila manje od širine ljudske dlake.

Posebna vrsta mikroskopije poznata kao mikroskopija magnetske sile, koja je osjetljiva na magnetizam, zatim je korištena za vizualizaciju magnetskih naboja prisutnih na uređaju, što je timu omogućilo praćenje kretanja jednopolnih magneta po 3D strukturi.

„Naš rad je važan jer pokazuje da se tehnologije 3D ispisa na nanoskalnim razinama mogu koristiti za oponašanje materijala koji se obično sintetiziraju kemijskim putem“, nastavio je dr. Ladak.

„U konačnici, ovaj rad bi mogao pružiti sredstva za proizvodnju novih magnetskih metamaterijala, gdje se svojstva materijala podešavaju kontroliranjem 3D geometrije umjetne rešetke.“

„Magnetski uređaji za pohranu, poput tvrdog diska ili magnetskih memorijskih uređaja s nasumičnim pristupom, još su jedno područje na koje bi ovaj proboj mogao imati veliki utjecaj. Budući da trenutni uređaji koriste samo dvije od tri dostupne dimenzije, to ograničava količinu informacija koje se mogu pohraniti. Budući da se monopoli mogu pomicati po 3D rešetki pomoću magnetskog polja, moguće je stvoriti pravi 3D uređaj za pohranu temeljen na magnetskom naboju.“


Vrijeme objave: 28. svibnja 2021.