शास्त्रज्ञांनी शक्तिशाली उपकरणांच्या निर्मितीच्या दिशेने एक पाऊल उचलले आहे जे वापरतातचुंबकीय स्पिन-बर्फ म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या पदार्थाची पहिली त्रिमितीय प्रतिकृती तयार करून चार्ज करा.
स्पिन बर्फाचे पदार्थ अत्यंत असामान्य असतात कारण त्यांच्यात तथाकथित दोष असतात जे चुंबकाच्या एकाच ध्रुवासारखे वागतात.
हे एकल ध्रुवीय चुंबक, ज्यांना चुंबकीय एकध्रुव असेही म्हणतात, निसर्गात अस्तित्वात नाहीत; जेव्हा प्रत्येक चुंबकीय पदार्थाचे दोन तुकडे केले जातात तेव्हा ते नेहमीच उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवासह एक नवीन चुंबक तयार करेल.
गेल्या अनेक दशकांपासून शास्त्रज्ञ नैसर्गिकरित्या घडणाऱ्या पुराव्यांचा शोध घेत आहेतचुंबकीय निसर्गाच्या मूलभूत शक्तींना शेवटी प्रत्येक गोष्टीच्या तथाकथित सिद्धांतात एकत्रित करण्याच्या आशेने, सर्व भौतिकशास्त्र एकाच छताखाली आणण्याच्या आशेने एकध्रुव.
तथापि, अलिकडच्या वर्षांत भौतिकशास्त्रज्ञांनी द्विमितीय स्पिन-बर्फ पदार्थांच्या निर्मितीद्वारे चुंबकीय एकध्रुवाच्या कृत्रिम आवृत्त्या तयार करण्यात यश मिळवले आहे.
आजपर्यंत या रचनांनी चुंबकीय एकध्रुव यशस्वीरित्या सिद्ध केले आहे, परंतु जेव्हा पदार्थ एकाच समतलात मर्यादित असतो तेव्हा समान भौतिकशास्त्र प्राप्त करणे अशक्य आहे. खरंच, स्पिन-बर्फ जाळीची विशिष्ट त्रिमितीय भूमिती ही त्याच्या असामान्य क्षमतेची गुरुकिल्ली आहे जी अनुकरण करणाऱ्या लहान रचना तयार करण्याची क्षमता देते.चुंबकीयएकध्रुव.
नेचर कम्युनिकेशन्समध्ये आज प्रकाशित झालेल्या एका नवीन अभ्यासात, कार्डिफ विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांच्या नेतृत्वाखालील एका पथकाने अत्याधुनिक प्रकारच्या 3D प्रिंटिंग आणि प्रक्रियेचा वापर करून स्पिन-बर्फ मटेरियलची पहिली 3D प्रतिकृती तयार केली आहे.
टीमचे म्हणणे आहे की 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञानामुळे त्यांना कृत्रिम स्पिन-बर्फाची भूमिती तयार करण्याची परवानगी मिळाली आहे, म्हणजेच ते सिस्टीममध्ये चुंबकीय मोनोपोल कसे तयार होतात आणि कसे फिरतात यावर नियंत्रण ठेवू शकतात.
त्यांच्या मते, 3D मध्ये मिनी मोनोपोल मॅग्नेट हाताळण्यास सक्षम असल्याने, संगणक स्टोरेज वाढवण्यापासून ते मानवी मेंदूच्या मज्जातंतूंच्या संरचनेची नक्कल करणारे 3D संगणकीय नेटवर्क तयार करण्यापर्यंत, अनेक अनुप्रयोग उघडू शकतात.
"१० वर्षांहून अधिक काळ शास्त्रज्ञ दोन आयामांमध्ये कृत्रिम स्पिन-बर्फ तयार करत आहेत आणि त्याचा अभ्यास करत आहेत. अशा प्रणालींचा त्रि-आयामांपर्यंत विस्तार करून आपल्याला स्पिन-बर्फ मोनोपोल भौतिकशास्त्राचे अधिक अचूक प्रतिनिधित्व मिळते आणि पृष्ठभागांच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यास सक्षम होतो," असे कार्डिफ विद्यापीठाच्या भौतिकशास्त्र आणि खगोलशास्त्र शाळेतील प्रमुख लेखक डॉ. सॅम लाडक म्हणाले.
"नॅनोस्केलवर, डिझाइननुसार, स्पिन-बर्फाची अचूक 3D प्रतिकृती तयार करण्यात कोणीही यशस्वी होण्याची ही पहिलीच वेळ आहे."
कृत्रिम स्पिन-बर्फ अत्याधुनिक 3D नॅनोफॅब्रिकेशन तंत्रांचा वापर करून तयार करण्यात आला होता ज्यामध्ये लहान नॅनोवायर एका जाळीच्या रचनेत चार थरांमध्ये रचले गेले होते, ज्याची रुंदी मानवी केसांच्या एकूण रुंदीपेक्षा कमी होती.
चुंबकीय शक्ती मायक्रोस्कोपी म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या एका विशेष प्रकारच्या मायक्रोस्कोपीचा वापर, जो चुंबकत्वाला संवेदनशील असतो, त्यानंतर उपकरणावर उपस्थित असलेल्या चुंबकीय शुल्कांची कल्पना करण्यासाठी केला गेला, ज्यामुळे टीमला 3D रचनेमध्ये सिंगल-पोल मॅग्नेटच्या हालचालींचा मागोवा घेता आला.
"आमचे काम महत्त्वाचे आहे कारण ते दर्शविते की नॅनोस्केल 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाचा वापर रसायनशास्त्राद्वारे संश्लेषित केलेल्या पदार्थांची नक्कल करण्यासाठी केला जाऊ शकतो," डॉ. लाडक पुढे म्हणाले.
"शेवटी, हे काम नवीन चुंबकीय मेटामटेरियल तयार करण्याचे साधन प्रदान करू शकते, जिथे कृत्रिम जाळीच्या 3D भूमिती नियंत्रित करून भौतिक गुणधर्मांचे ट्यूनिंग केले जाते."
"हार्ड डिस्क ड्राइव्ह किंवा मॅग्नेटिक रँडम अॅक्सेस मेमरी डिव्हाइसेस सारखी चुंबकीय स्टोरेज डिव्हाइसेस ही आणखी एक क्षेत्र आहे जिथे या प्रगतीचा मोठा परिणाम होऊ शकतो. सध्याची उपकरणे उपलब्ध असलेल्या तीन आयामांपैकी फक्त दोन आयाम वापरत असल्याने, साठवता येणारी माहिती मर्यादित करते. चुंबकीय क्षेत्राचा वापर करून मोनोपोल 3D जाळीभोवती हलवता येत असल्याने, चुंबकीय चार्जवर आधारित खरे 3D स्टोरेज डिव्हाइस तयार करणे शक्य होऊ शकते."
पोस्ट वेळ: मे-२८-२०२१