A tudósok lépést tettek a hatékony eszközök létrehozása felémágneses töltsön fel a forgójégként ismert anyag első háromdimenziós másolatának létrehozásával.
A forgó jéganyagok rendkívül szokatlanok, mivel úgynevezett hibákkal rendelkeznek, amelyek úgy viselkednek, mint a mágnes egyetlen pólusa.
Ezek az egypólusú mágnesek, más néven mágneses monopólusok, nem léteznek a természetben;Amikor minden mágneses anyagot kettévágunk, mindig új mágnest hoz létre északi és déli pólussal.
A tudósok évtizedek óta messze földön keresik a természetes előfordulás bizonyítékaitmágneses monopólusokat, abban a reményben, hogy a természet alapvető erőit végre egy úgynevezett minden elméletbe csoportosítsák, egy fedél alá helyezve az egész fizikát.
Az utóbbi években azonban a fizikusoknak sikerült létrehozniuk a mágneses monopólus mesterséges változatait kétdimenziós spin-jeges anyagok létrehozásával.
A mai napig ezek a szerkezetek sikeresen demonstrálták a mágneses monopólust, de lehetetlen ugyanazt a fizikát elérni, ha az anyag egyetlen síkra van korlátozva.Valójában a forgójégrács sajátos háromdimenziós geometriája a kulcsa annak szokatlan képességének, hogy olyan apró struktúrákat hozzon létre, amelyek utánozzák.mágnesesmonopólusok.
A Nature Communications-ben ma közzétett új tanulmányban a Cardiffi Egyetem tudósai által vezetett csapat megalkotta a forgójég anyag első 3D-másolatát egy kifinomult 3D nyomtatás és feldolgozás segítségével.
A csapat szerint a 3D nyomtatási technológia lehetővé tette számukra, hogy személyre szabják a mesterséges forgójég geometriáját, ami azt jelenti, hogy szabályozhatják a mágneses monopólusok kialakításának és mozgásának módját a rendszerekben.
A mini monopólus mágnesek 3D-ben történő manipulálása egy sor alkalmazást nyithat meg, mondják, a továbbfejlesztett számítógépes tárolástól az emberi agy neurális szerkezetét utánzó 3D-s számítástechnikai hálózatok létrehozásáig.
„Több mint 10 éve a tudósok két dimenzióban hoznak létre és tanulmányoznak mesterséges forgó jeget.Az ilyen rendszerek háromdimenziósra való kiterjesztésével sokkal pontosabb képet kapunk a forgójég monopólus fizikáról, és képesek vagyunk a felületek hatásának tanulmányozására” – mondta Dr. Sam Ladak, a vezető szerző, a Cardiffi Egyetem Fizikai és Csillagászati Karának munkatársa.
"Ez az első alkalom, hogy valakinek sikerült létrehoznia egy forgó jég pontos 3D-s replikáját, tervezett módon nanoméretben."
A mesterséges spin-jeget a legmodernebb 3D nanogyártási technikákkal hozták létre, amelyek során apró nanoszálakat négy rétegbe raktak egymásra egy rácsszerkezetben, amely önmagában is kevesebb, mint egy emberi hajszál szélessége.
A mágneses erőmikroszkópiának nevezett speciális mikroszkópos típust, amely érzékeny a mágnesességre, ezután a készüléken lévő mágneses töltések megjelenítésére használták, lehetővé téve a csapat számára az egypólusú mágnesek mozgásának nyomon követését a 3D-s szerkezetben.
„Munkánk azért fontos, mert megmutatja, hogy a nanoméretű 3D nyomtatási technológiák felhasználhatók olyan anyagok utánzására, amelyeket általában kémiával szintetizálnak” – folytatta Dr. Ladak.
„Végső soron ez a munka lehetőséget biztosíthat új mágneses metaanyagok előállítására, ahol az anyag tulajdonságait egy mesterséges rács 3D geometriájának szabályozásával hangolják.
„A mágneses tárolóeszközök, például a merevlemez-meghajtó vagy a mágneses véletlen hozzáférésű memóriaeszközök egy másik olyan terület, amelyet ez az áttörés jelentős mértékben érinthet.Mivel a jelenlegi eszközök a rendelkezésre álló három dimenzióból csak kettőt használnak, ez korlátozza a tárolható információ mennyiségét.Mivel a monopólusok mágneses tér segítségével mozgathatók a 3D rács körül, lehetséges lehet valódi 3D tárolóeszköz létrehozása mágneses töltés alapján.
Feladás időpontja: 2021. május 28