Para ilmuwan telah mengambil langkah maju menuju penciptaan perangkat canggih yang memanfaatkanmagnet dengan menciptakan replika tiga dimensi pertama dari material yang dikenal sebagai spin-ice.
Material es spin sangat tidak biasa karena memiliki apa yang disebut cacat yang berperilaku seperti kutub tunggal magnet.
Magnet kutub tunggal ini, yang juga dikenal sebagai monopole magnetik, tidak ada di alam; ketika setiap bahan magnetik dipotong menjadi dua, akan selalu tercipta magnet baru dengan kutub utara dan selatan.
Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencari ke sana kemari untuk menemukan bukti terjadinya secara alami.magnet monopoli dengan harapan akhirnya dapat mengelompokkan gaya-gaya fundamental alam ke dalam apa yang disebut teori segalanya, menyatukan seluruh fisika di bawah satu payung.
Namun, dalam beberapa tahun terakhir para fisikawan telah berhasil menghasilkan versi buatan dari monopoli magnetik melalui penciptaan material es spin dua dimensi.
Sampai saat ini, struktur-struktur ini telah berhasil mendemonstrasikan monopoli magnetik, tetapi tidak mungkin untuk mendapatkan fisika yang sama ketika material tersebut terbatas pada satu bidang tunggal. Memang, geometri tiga dimensi spesifik dari kisi spin-ice inilah yang menjadi kunci kemampuannya yang luar biasa untuk menciptakan struktur-struktur kecil yang meniru...magnetmonopoli.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan hari ini di Nature Communications, sebuah tim yang dipimpin oleh para ilmuwan di Universitas Cardiff telah menciptakan replika 3D pertama dari material spin-ice menggunakan jenis pencetakan dan pemrosesan 3D yang canggih.
Tim tersebut mengatakan bahwa teknologi pencetakan 3D memungkinkan mereka untuk menyesuaikan geometri es putar buatan, yang berarti mereka dapat mengontrol cara monopoli magnetik terbentuk dan bergerak di dalam sistem tersebut.
Mereka mengatakan bahwa kemampuan untuk memanipulasi magnet monopole mini dalam 3D dapat membuka berbagai macam aplikasi, mulai dari peningkatan penyimpanan komputer hingga pembuatan jaringan komputasi 3D yang meniru struktur saraf otak manusia.
“Selama lebih dari 10 tahun, para ilmuwan telah menciptakan dan mempelajari es putar buatan dalam dua dimensi. Dengan memperluas sistem tersebut ke tiga dimensi, kita memperoleh representasi fisika monopoli es putar yang jauh lebih akurat dan mampu mempelajari dampak permukaan,” kata penulis utama Dr. Sam Ladak dari Sekolah Fisika dan Astronomi Universitas Cardiff.
“Ini adalah pertama kalinya seseorang mampu menciptakan replika 3D yang persis sama dari es berputar, sesuai desain, pada skala nano.”
Es putar buatan ini diciptakan menggunakan teknik nanofabrikasi 3D mutakhir di mana kawat nano kecil ditumpuk menjadi empat lapisan dalam struktur kisi, yang ukurannya sendiri kurang dari lebar sehelai rambut manusia.
Kemudian, jenis mikroskop khusus yang dikenal sebagai mikroskop gaya magnetik, yang sensitif terhadap magnetisme, digunakan untuk memvisualisasikan muatan magnetik yang ada pada perangkat tersebut, memungkinkan tim untuk melacak pergerakan magnet kutub tunggal di seluruh struktur 3D.
“Pekerjaan kami penting karena menunjukkan bahwa teknologi pencetakan 3D skala nano dapat digunakan untuk meniru material yang biasanya disintesis melalui kimia,” lanjut Dr. Ladak.
“Pada akhirnya, karya ini dapat menyediakan sarana untuk menghasilkan metamaterial magnetik baru, di mana sifat material disesuaikan dengan mengendalikan geometri 3D dari kisi buatan.
“Perangkat penyimpanan magnetik, seperti hard disk drive atau perangkat memori akses acak magnetik, adalah area lain yang dapat sangat terpengaruh oleh terobosan ini. Karena perangkat saat ini hanya menggunakan dua dari tiga dimensi yang tersedia, hal ini membatasi jumlah informasi yang dapat disimpan. Karena monopole dapat digerakkan di sekitar kisi 3D menggunakan medan magnet, mungkin dimungkinkan untuk menciptakan perangkat penyimpanan 3D sejati berdasarkan muatan magnetik.”
Waktu posting: 28 Mei 2021