Научниците направија чекор кон создавање моќни уреди што ги користатмагнетен полнеж со создавање на првата тродимензионална реплика на материјал познат како спин-мраз.
Материјалите од спин-лед се исклучително необични бидејќи поседуваат таканаречени дефекти кои се однесуваат како еден пол на магнет.
Овие еднополни магнети, познати и како магнетни монополи, не постојат во природата; кога секој магнетен материјал ќе се пресече на два дела, секогаш ќе се создаде нов магнет со северен и јужен пол.
Со децении научниците бараат надалеку докази за природно настанувањемагнетен монополи со надеж дека конечно ќе ги групираат фундаменталните сили на природата во таканаречена теорија на сè, ставајќи ја целата физика под еден покрив.
Сепак, во последниве години физичарите успеаја да произведат вештачки верзии на магнетен монопол преку создавање на дводимензионални материјали од спин-лед.
До денес, овие структури успешно демонстрираа магнетен монопол, но невозможно е да се добие истата физика кога материјалот е ограничен на една рамнина. Всушност, специфичната тридимензионална геометрија на решетката од спин-лед е клучна за неговата необична способност да создава ситни структури што имитираатмагнетенмонополи.
Во нова студија објавена денес во „Nature Communications“, тим предводен од научници од Универзитетот во Кардиф ја создаде првата 3D реплика на материјал од спин-лед користејќи софистициран вид на 3D печатење и обработка.
Тимот вели дека технологијата за 3D печатење им овозможила да ја прилагодат геометријата на вештачкиот спин-мраз, што значи дека можат да го контролираат начинот на кој се формираат и се движат магнетните монополи во системите.
Можноста за манипулирање со мини монополските магнети во 3D би можела да отвори цела низа апликации, од подобрено компјутерско складирање до создавање 3D компјутерски мрежи што ја имитираат невронската структура на човечкиот мозок.
„Повеќе од 10 години научниците создаваат и проучуваат вештачки спин-мраз во две димензии. Со проширување на ваквите системи на три димензии добиваме многу попрецизна претстава за физиката на монополот на спин-мразот и сме во можност да го проучуваме влијанието на површините“, рече водечкиот автор д-р Сем Ладак од Факултетот за физика и астрономија при Универзитетот во Кардиф.
„Ова е прв пат некој да може да создаде точна 3Д реплика на спин-мраз, по пат на дизајн, на наноскала.“
Вештачкиот спин-мраз е создаден со користење на најсовремени техники на 3D нанофабрикација, во кои ситни наножици се наредени во четири слоја во решеткаста структура, која самата по себе е помала од вкупната ширина на човечко влакно.
Потоа беше користен посебен вид микроскопија позната како микроскопија со магнетна сила, која е чувствителна на магнетизам, за визуелизација на магнетните полнежи присутни на уредот, овозможувајќи му на тимот да го следи движењето на еднополните магнети низ 3D структурата.
„Нашата работа е важна бидејќи покажува дека технологиите за 3D печатење во наноразмер можат да се користат за имитирање на материјали што обично се синтетизираат преку хемија“, продолжи д-р Ладак.
„На крајот на краиштата, оваа работа би можела да обезбеди средства за производство на нови магнетни метаматеријали, каде што својствата на материјалот се прилагодуваат со контролирање на 3D геометријата на вештачка решетка.“
„Магнетните уреди за складирање, како што се тврдиот диск или магнетните уреди за меморија со случаен пристап, се друга област на која ова откритие може да има големо влијание. Бидејќи сегашните уреди користат само две од трите достапни димензии, ова го ограничува количеството информации што можат да се складираат. Бидејќи монополите можат да се движат низ 3D решетката со помош на магнетно поле, можеби е можно да се создаде вистински 3D уред за складирање врз основа на магнетен полнеж.“
Време на објавување: 28 мај 2021