Wëssenschaftler hunn e Schrëtt a Richtung vun der Entwécklung vu leistungsstarken Apparater gemaach, déi ...magnetesch oplueden andeems déi éischt dräidimensional Replik vun engem Material geschaf gouf, dat als Spin-Äis bekannt ass.
Spinäismaterialien si ganz ongewéinlech, well se sougenannt Defekter hunn, déi sech wéi den eenzege Pol vun engem Magnet verhalen.
Dës Eenpolmagnete, och als magnetesch Monopole bekannt, existéieren net an der Natur; wann all Magnéitmaterial an zwee gedeelt gëtt, entsteet ëmmer en neie Magnéit mat engem Nord- an engem Südpol.
Zënter Joerzéngte sichen d'Wëssenschaftler wäit a breet no Beweiser fir natierlech Virkommenmagnetesch Monopoler an der Hoffnung, endlech déi fundamental Kräfte vun der Natur an eng sougenannt Theorie vun allem ze gruppéieren, an domat déi ganz Physik ënner engem Daach ze bréngen.
Wéi och ëmmer, an de leschte Joren hunn d'Physiker et fäerdeg bruecht, künstlech Versioune vun engem magnéitesche Monopol duerch d'Schafung vun zweedimensionalen Spin-Äis-Materialien ze produzéieren.
Bis elo hunn dës Strukturen erfollegräich e magnéitesche Monopol demonstréiert, awer et ass onméiglech déiselwecht Physik ze kréien, wann d'Material op eng eenzeg Fläch beschränkt ass. Tatsächlech ass et déi spezifesch dräidimensional Geometrie vum Spin-Äis-Gitter, déi de Schlëssel zu senger ongewéinlecher Fäegkeet ass, kleng Strukturen ze kreéieren, déi imitéieren.magneteschMonopoler.
An enger neier Studie, déi haut an der Zäitschrëft Nature Communications publizéiert gouf, huet en Team vu Wëssenschaftler vun der Cardiff University déi éischt 3D-Replika vun engem Spin-Äis-Material mat Hëllef vun enger sophistikéierter Aart vu 3D-Drock a Veraarbechtung erstallt.
D'Team seet, datt d'3D-Drécktechnologie hinnen erlaabt huet, d'Geometrie vum künstlechen Spin-Äis unzepassen, dat heescht, si kënnen d'Aart a Weis kontrolléieren, wéi déi magnéitesch Monopole geformt a sech an de Systemer beweegt.
D'Fäegkeet, d'Mini-Monopolmagnete an 3D ze manipuléieren, kéint eng ganz Rëtsch vun Uwendungen opmaachen, soen si, vun enger verbesserter Computerspeicherung bis zur Schafung vun 3D-Computernetzwierker, déi d'neural Struktur vum mënschleche Gehir imitéieren.
„Zënter iwwer 10 Joer kreéieren a studéiere Wëssenschaftler künstlecht Spin-Äis an zwou Dimensiounen. Wann mir sou Systemer op dräi Dimensiounen ausbauen, kréie mir eng vill méi genee Duerstellung vun der Spin-Äis-Monopolphysik a kënne mir den Impakt vu Flächen studéieren“, sot den Haaptautor Dr. Sam Ladak vun der School of Physics and Astronomy vun der Cardiff University.
„Dëst ass déi éischt Kéier, datt iergendeen et fäerdeg bruecht huet, eng exakt 3D-Replik vun engem Spin-Äis, designméisseg, op der Nanoskala ze kreéieren.“
Dat künstlecht Spin-Äis gouf mat Hëllef vu modernste 3D-Nanofabrikatiounstechnike kreéiert, bei deenen kleng Nanodréit a véier Schichten an enger Gitterstruktur gestapelt goufen, déi selwer manner wéi d'Breet vun engem mënschlechen Hoer gemooss gouf.
Eng speziell Aart vu Mikroskopie, bekannt als Magnéitkraaftmikroskopie, déi empfindlech op Magnetismus ass, gouf duerno benotzt fir déi magnéitesch Ladungen um Apparat ze visualiséieren, sou datt d'Team d'Bewegung vun den Eenpolmagnete iwwer déi 3D-Struktur verfollege konnt.
„Eis Aarbecht ass wichteg, well se weist, datt 3D-Drécktechnologien op Nanoskala benotzt kënne ginn, fir Materialien ze imitéieren, déi normalerweis iwwer Chimie synthetiséiert ginn“, huet den Dr. Ladak weidergefouert.
„Schlussendlech kéint dës Aarbecht e Mëttel ubidden, fir nei magnéitesch Metamaterialien ze produzéieren, bei deenen d'Materialeegeschafte andeems d'3D-Geometrie vun engem künstleche Gitter kontrolléiert gëtt.“
„Magnéitesch Späichermedien, wéi zum Beispill eng Festplack oder magnetesch Zouganksspäichermedien, sinn en anere Beräich, deen duerch dësen Duerchbroch massiv beaflosst kéint ginn. Well déi aktuell Apparater nëmmen zwou vun den dräi verfügbaren Dimensiounen benotzen, limitéiert dëst d'Quantitéit un Informatioun, déi gespäichert ka ginn. Well d'Monopole mat Hëllef vun engem Magnéitfeld am 3D-Gitter beweegt kënne ginn, kéint et méiglech sinn, en echten 3D-Späichermedien op Basis vun enger magnéitescher Ladung ze kreéieren.“
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 28. Mee 2021