Vísindamenn hafa stigið skref í átt að því að þróa öflug tæki sem nýta sér ...segulmagnaðir hleðslu með því að búa til fyrstu þrívíddar eftirlíkingu af efni sem kallast snúningsís.
Spunaísefni eru afar óvenjuleg þar sem þau hafa svokallaða galla sem hegða sér eins og ein pól seguls.
Þessir einpólarseglar, einnig þekktir sem segulmónópólar, eru ekki til í náttúrunni; þegar hvert segulmagnað efni er skorið í tvennt mun það alltaf mynda nýjan segul með norður- og suðurpól.
Í áratugi hafa vísindamenn leitað víða að vísbendingum um náttúrulegar aðstæðursegulmagnaðir einokunarfyrirtæki í von um að loksins sameina grundvallaröflin náttúrunnar í svokallaða kenningu um allt, sem færir alla eðlisfræði undir eitt þak.
Hins vegar hefur eðlisfræðingum á undanförnum árum tekist að framleiða tilbúnar útgáfur af segulmögnuðum einpóli með því að búa til tvívíð spuna-ís efni.
Hingað til hefur tekist að sýna fram á segulmögnunareinpól með þessum mannvirkjum, en það er ómögulegt að fá sömu eðlisfræði þegar efnið er bundið við eitt plan. Reyndar er það hin sérstaka þrívíddarrúmfræði snúnings-ísgrindarinnar sem er lykillinn að óvenjulegri getu þess til að búa til örsmáar mannvirki sem líkjast...segulmagnaðireinokunarfyrirtæki.
Í nýrri rannsókn sem birt var í dag í Nature Communications hefur teymi undir forystu vísindamanna við Cardiff-háskóla búið til fyrstu þrívíddar eftirlíkingu af spunaísefni með því að nota háþróaða gerð þrívíddarprentunar og vinnslu.
Teymið segir að þrívíddarprentunartæknin hafi gert þeim kleift að sníða rúmfræði gervi-snúningsíssins, sem þýðir að þeir geta stjórnað því hvernig segulmónópólarnir myndast og hreyfast um kerfurnar.
Þeir segja að það að geta stjórnað litlu einpóla seglunum í þrívídd gæti opnað fyrir fjölbreytt úrval notkunarmöguleika, allt frá bættri tölvugeymslu til sköpunar þrívíddar tölvuneta sem líkja eftir taugauppbyggingu mannsheilans.
„Í meira en 10 ár hafa vísindamenn verið að búa til og rannsaka gervi-snúningsís í tveimur víddum. Með því að útvíkka slík kerfi í þrívídd fáum við mun nákvæmari mynd af eðlisfræði einpóla-snúningsíss og getum rannsakað áhrif yfirborða,“ sagði aðalhöfundur greinarinnar, Dr. Sam Ladak, frá eðlisfræði- og stjörnufræðideild Háskólans í Cardiff.
„Þetta er í fyrsta skipti sem einhver hefur getað búið til nákvæma þrívíddar eftirlíkingu af snúningsís, með hönnun, á nanóskala.“
Gerviísinn var búinn til með nýjustu þrívíddar nanóframleiðslutækni þar sem örsmáum nanóvírum var staflað í fjögur lög í grindarbyggingu, sem sjálf mældist minni en mannshár á breidd alls.
Sérstök tegund smásjárskoðunar, þekkt sem segulkraftssmásjá, sem er næm fyrir segulmagni, var síðan notuð til að sjá segulhleðslurnar sem voru til staðar á tækinu, sem gerði teyminu kleift að fylgjast með hreyfingu einpóla seglanna yfir þrívíddarbygginguna.
„Verkefni okkar er mikilvægt þar sem það sýnir að hægt er að nota þrívíddarprentunartækni á nanóskala til að líkja eftir efnum sem venjulega eru mynduð með efnafræði,“ hélt Dr. Ladak áfram.
„Að lokum gæti þessi vinna veitt leið til að framleiða ný segulmagnað metaefni, þar sem efniseiginleikar eru stilltir með því að stjórna þrívíddarrúmfræði gervigrindar.“
„Segulgeymslutæki, eins og harðir diskar eða segulminni með handahófsaðgangi, eru annað svið sem gæti orðið fyrir miklum áhrifum af þessari byltingu. Þar sem núverandi tæki nota aðeins tvær af þremur víddum sem eru tiltækar takmarkar þetta magn upplýsinga sem hægt er að geyma. Þar sem hægt er að færa einangrunareiningarnar um þrívíddargrindina með segulsviði gæti verið mögulegt að búa til raunverulegt þrívíddargeymslutæki byggt á segulhleðslu.“
Birtingartími: 28. maí 2021