Mokslininkai žengė žingsnį link galingų prietaisų, kurie išnaudojamagnetinis krūvį sukuriant pirmąją kada nors sukurtą trimatę medžiagos, vadinamos besisukiojančiu ledu, kopiją.
Sukimosi ledo medžiagos yra itin neįprastos, nes jose yra vadinamųjų defektų, kurie elgiasi kaip vienas magneto polius.
Šie vienpoliai magnetai, dar vadinami magnetiniais monopoliais, gamtoje neegzistuoja; kai kiekviena magnetinė medžiaga perpjaunama į dvi dalis, visada susidaro naujas magnetas su šiaurės ir pietų poliais.
Dešimtmečius mokslininkai ieškojo įrodymų apie natūraliai susidarančiusmagnetinis monopolius, tikėdamiesi pagaliau sujungti pagrindines gamtos jėgas į vadinamąją visko teoriją, sudėdami visą fiziką po vienu stogu.
Tačiau pastaraisiais metais fizikams pavyko sukurti dirbtines magnetinio monopolio versijas, sukuriant dvimatės sukinio ledo medžiagas.
Iki šiol šios struktūros sėkmingai pademonstravo magnetinį monopolį, tačiau neįmanoma gauti tokios pačios fizikos, kai medžiaga yra apribota viena plokštuma. Iš tiesų, būtent specifinė trimatė besisukančio ledo gardelės geometrija yra raktas į neįprastą jos gebėjimą sukurti mažytes struktūras, kurios imituojamagnetinismonopolijos.
Šiandien žurnale „Nature Communications“ paskelbtame naujame tyrime Kardifo universiteto mokslininkų vadovaujama komanda, naudodama sudėtingą 3D spausdinimo ir apdorojimo būdą, sukūrė pirmąją kada nors sukurtos besisukančio ledo medžiagos 3D kopiją.
Komanda teigia, kad 3D spausdinimo technologija leido jiems pritaikyti dirbtinio sukinio ledo geometriją, o tai reiškia, kad jie gali kontroliuoti magnetinių monopolių formavimąsi ir judėjimą sistemose.
Gebėjimas manipuliuoti mini monopolio magnetais 3D formatu gali atverti daugybę pritaikymo sričių, pradedant patobulinta kompiuterio atmintimi ir baigiant 3D skaičiavimo tinklų, imituojančių žmogaus smegenų neuroninę struktūrą, kūrimu.
„Jau daugiau nei 10 metų mokslininkai kuria ir tyrinėja dirbtinį sukinio ledą dviejuose matmenyse. Išplėsdami tokias sistemas iki trijų matmenų, gauname daug tikslesnį sukinio ledo monopolio fizikos vaizdavimą ir galime tirti paviršių poveikį“, – teigė pagrindinis autorius dr. Samas Ladakas iš Kardifo universiteto Fizikos ir astronomijos mokyklos.
„Tai pirmas kartas, kai kam nors pavyko sukurti tikslią trimatę besisukančio ledo kopiją nanoskalėje.“
Dirbtinis besisukantis ledas buvo sukurtas naudojant pažangiausias 3D nanofabrikacijos technologijas, kuriose mažytės nanolydinės vielos buvo sukrautos į keturis sluoksnius grotelių struktūroje, kuri pati savaime buvo mažesnė nei žmogaus plauko plotis.
Tada buvo naudojamas specialus mikroskopijos tipas, žinomas kaip magnetinės jėgos mikroskopija, kuri yra jautri magnetizmui, siekiant vizualizuoti įrenginyje esančius magnetinius krūvius, leidžiančius komandai sekti vienpolių magnetų judėjimą per 3D struktūrą.
„Mūsų darbas yra svarbus, nes jis rodo, kad nanoskalės 3D spausdinimo technologijos gali būti naudojamos imituoti medžiagas, kurios paprastai sintetinamos cheminiu būdu“, – tęsė dr. Ladakas.
„Galiausiai šis darbas galėtų suteikti galimybę gaminti naujas magnetines metamedžiagas, kuriose medžiagos savybės būtų reguliuojamos kontroliuojant dirbtinės gardelės 3D geometriją.“
„Magnetiniai atminties įrenginiai, tokie kaip kietasis diskas arba magnetinės atsitiktinės prieigos atminties įrenginiai, yra dar viena sritis, kuriai šis proveržis gali turėti didelės įtakos. Kadangi dabartiniai įrenginiai naudoja tik du iš trijų galimų matmenų, tai riboja saugomos informacijos kiekį. Kadangi monopolius galima judinti aplink 3D gardelę naudojant magnetinį lauką, gali būti įmanoma sukurti tikrą 3D atminties įrenginį, pagrįstą magnetiniu krūviu.“
Įrašo laikas: 2021 m. gegužės 28 d.