მეცნიერებმა გადადგეს ნაბიჯი ძლიერი მოწყობილობების შესაქმნელად, რომლებიც იყენებენ...მაგნიტური დამუხტვა სპინ-ყინულის სახელით ცნობილი მასალის პირველი სამგანზომილებიანი რეპლიკის შექმნით.
სპინის ყინულის მასალები უკიდურესად უჩვეულოა, რადგან მათ აქვთ ეგრეთ წოდებული დეფექტები, რომლებიც მაგნიტის ერთი პოლუსის მსგავსად იქცევიან.
ეს ერთპოლუსიანი მაგნიტები, რომლებიც ასევე ცნობილია როგორც მაგნიტური მონოპოლები, ბუნებაში არ არსებობს; როდესაც ყველა მაგნიტური მასალა ორად იჭრება, ის ყოველთვის შექმნის ახალ მაგნიტს ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებით.
ათწლეულების განმავლობაში მეცნიერები ყველგან ეძებენ ბუნებრივად წარმოქმნილი მტკიცებულებებსმაგნიტური მონოპოლები იმ იმედით, რომ საბოლოოდ დააჯგუფებენ ბუნების ფუნდამენტურ ძალებს ე.წ. ყველაფრის თეორიაში, რითაც მთელ ფიზიკას ერთი სახურავის ქვეშ მოათავსებენ.
თუმცა, ბოლო წლებში ფიზიკოსებმა ორგანზომილებიანი სპინ-ყინულის მასალების შექმნის გზით მოახერხეს მაგნიტური მონოპოლის ხელოვნური ვერსიების შექმნა.
დღეისათვის ამ სტრუქტურებმა წარმატებით აჩვენეს მაგნიტური მონოპოლი, მაგრამ იგივე ფიზიკის მიღება შეუძლებელია, როდესაც მასალა შემოიფარგლება ერთი სიბრტყით. სინამდვილეში, სწორედ სპინ-ყინულის ბადის სპეციფიკური სამგანზომილებიანი გეომეტრია განსაზღვრავს მის უჩვეულო უნარს, შექმნას პაწაწინა სტრუქტურები, რომლებიც მიბაძავენმაგნიტურიმონოპოლები.
ჟურნალ „Nature Communications“-ში დღეს გამოქვეყნებულ ახალ კვლევაში, კარდიფის უნივერსიტეტის მეცნიერების ხელმძღვანელობით ჯგუფმა 3D ბეჭდვისა და დამუშავების დახვეწილი ტიპის გამოყენებით შექმნა სპინ-ყინულის მასალის პირველი 3D რეპლიკა.
გუნდის თქმით, 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიამ მათ საშუალება მისცა, ხელოვნური მბრუნავი ყინულის გეომეტრია მოერგოთ, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ გააკონტროლონ სისტემებში მაგნიტური მონოპოლების ფორმირებისა და გადაადგილების წესი.
მათი თქმით, მინი მონოპოლური მაგნიტების 3D ფორმატში მანიპულირების შესაძლებლობამ შესაძლოა მრავალი გამოყენება გამოიწვიოს, დაწყებული კომპიუტერული მეხსიერებიდან, დამთავრებული ადამიანის ტვინის ნეირონული სტრუქტურის იმიტირებული 3D გამოთვლითი ქსელების შექმნით.
„10 წელზე მეტია, რაც მეცნიერები ქმნიან და სწავლობენ ხელოვნურ სპინ-ყინულს ორ განზომილებაში. ასეთი სისტემების სამ განზომილებაში გაფართოებით, ჩვენ ვიღებთ სპინ-ყინულის მონოპოლური ფიზიკის გაცილებით ზუსტ წარმოდგენას და შეგვიძლია შევისწავლოთ ზედაპირების გავლენა“, - თქვა წამყვანმა ავტორმა, დოქტორმა სემ ლადაკმა კარდიფის უნივერსიტეტის ფიზიკისა და ასტრონომიის სკოლიდან.
„ეს პირველი შემთხვევაა, როდესაც ვინმემ შეძლო სპინ-ყინულის ზუსტი 3D რეპლიკის შექმნა, დიზაინის მიხედვით, ნანომასშტაბიან დონეზე.“
ხელოვნური დატრიალებული ყინული შეიქმნა უახლესი 3D ნანოფაბრიკაციის ტექნიკის გამოყენებით, რომლის დროსაც პაწაწინა ნანომავთულები ოთხ ფენად იყო დაწყობილი ბადისებრ სტრუქტურაში, რომლის საერთო სიგანეც ადამიანის თმის ერთ ფენაზე ნაკლები იყო.
მოწყობილობაზე არსებული მაგნიტური მუხტების ვიზუალიზაციისთვის გამოყენებული იქნა მიკროსკოპიის სპეციალური ტიპი, რომელიც ცნობილია როგორც მაგნიტური ძალის მიკროსკოპია და მგრძნობიარეა მაგნეტიზმის მიმართ, რამაც გუნდს საშუალება მისცა, თვალყური ადევნებინა ერთპოლუსიანი მაგნიტების მოძრაობას 3D სტრუქტურაში.
„ჩვენი ნამუშევარი მნიშვნელოვანია, რადგან ის აჩვენებს, რომ ნანომასშტაბიანი 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიების გამოყენება შესაძლებელია იმ მასალების იმიტაციისთვის, რომლებიც ჩვეულებრივ ქიმიის მეშვეობით სინთეზირდება“, - განაგრძო დოქტორმა ლადაკმა.
„საბოლოო ჯამში, ამ ნაშრომმა შეიძლება უზრუნველყოს ახალი მაგნიტური მეტამასალების წარმოების საშუალება, სადაც მასალის თვისებები მორგებულია ხელოვნური ბადის 3D გეომეტრიის კონტროლით.“
„მაგნიტური შენახვის მოწყობილობები, როგორიცაა მყარი დისკი ან მაგნიტური შემთხვევითი წვდომის მეხსიერების მოწყობილობები, კიდევ ერთი სფეროა, რომელზეც ამ გარღვევამ შეიძლება უდიდესი გავლენა მოახდინოს. რადგან ამჟამინდელი მოწყობილობები არსებული სამი განზომილებიდან მხოლოდ ორს იყენებენ, ეს ზღუდავს ინფორმაციის რაოდენობას, რომლის შენახვაც შესაძლებელია. რადგან მონოპოლების გადაადგილება 3D ბადეზე მაგნიტური ველის გამოყენებით შესაძლებელია, შესაძლებელია მაგნიტური მუხტის საფუძველზე ნამდვილი 3D შენახვის მოწყობილობის შექმნა.“
გამოქვეყნების დრო: 28 მაისი-2021