Para ilmuwan telah mengambil langkah menuju penciptaan perangkat canggih yang memanfaatkanbersifat magnetis mengisi daya dengan menciptakan replika tiga dimensi pertama dari material yang dikenal sebagai spin-ice.
Material spin ice sangat luar biasa karena memiliki cacat yang berperilaku seperti kutub tunggal magnet.
Magnet kutub tunggal ini, juga dikenal sebagai magnet monopole, tidak ada di alam;bila setiap bahan magnet dipotong menjadi dua maka akan selalu timbul magnet baru yang mempunyai kutub utara dan selatan.
Selama berpuluh-puluh tahun, para ilmuwan telah mencari bukti keberadaan alam secara luasbersifat magnetis monopole dengan harapan pada akhirnya mengelompokkan kekuatan fundamental alam ke dalam apa yang disebut teori segalanya, menempatkan seluruh ilmu fisika di bawah satu atap.
Namun, dalam beberapa tahun terakhir fisikawan telah berhasil menghasilkan versi buatan dari monopole magnetik melalui penciptaan material spin-ice dua dimensi.
Sampai saat ini struktur ini telah berhasil mendemonstrasikan monopole magnet, namun mustahil memperoleh fisika yang sama jika material dibatasi pada satu bidang.Memang benar, geometri tiga dimensi spesifik dari kisi-kisi es spin adalah kunci dari kemampuannya yang tidak biasa untuk menciptakan struktur kecil yang menirubersifat magnetismonopole.
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 bahan spin-ice menggunakan jenis pencetakan dan pemrosesan 3D yang canggih.
Tim mengatakan teknologi pencetakan 3D telah memungkinkan mereka menyesuaikan geometri spin-ice buatan, yang berarti mereka dapat mengontrol cara monopole magnet terbentuk dan bergerak di dalam sistem.
Mampu memanipulasi magnet monopole mini dalam 3D dapat membuka banyak 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 buatan dalam dua dimensi.Dengan memperluas sistem seperti itu ke tiga dimensi, kami memperoleh representasi fisika monopole spin-ice yang jauh lebih akurat dan mampu mempelajari dampak permukaan,” kata penulis utama Dr. Sam Ladak dari Fakultas Fisika dan Astronomi Universitas Cardiff.
“Ini adalah pertama kalinya seseorang mampu membuat replika 3D spin-ice yang tepat, berdasarkan desain, pada skala nano.”
Spin-ice buatan dibuat menggunakan teknik nanofabrikasi 3D yang canggih di mana kawat nano kecil ditumpuk menjadi empat lapisan dalam struktur kisi, yang ukurannya kurang dari lebar keseluruhan rambut manusia.
Jenis mikroskop khusus yang dikenal sebagai mikroskop gaya magnet, yang peka terhadap magnet, kemudian digunakan untuk memvisualisasikan muatan magnet yang ada pada perangkat, memungkinkan tim untuk melacak pergerakan magnet kutub tunggal melintasi struktur 3D.
“Pekerjaan kami penting karena menunjukkan bahwa teknologi pencetakan 3D skala nano dapat digunakan untuk meniru bahan yang biasanya disintesis melalui bahan kimia,” lanjut Dr. Ladak.
“Pada akhirnya, pekerjaan 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 mungkin terkena dampak besar dari 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 dipindahkan di sekitar kisi 3D menggunakan medan magnet, maka dimungkinkan untuk membuat perangkat penyimpanan 3D sebenarnya berdasarkan muatan magnet.”
Waktu posting: 28 Mei-2021