Para saintis telah mengambil langkah ke arah penciptaan peranti berkuasa yang memanfaatkanmagnetik cas dengan mencipta replika tiga dimensi pertama bagi bahan yang dikenali sebagai ais berputar.
Bahan ais berputar adalah sangat luar biasa kerana ia mempunyai apa yang dipanggil kecacatan yang bertindak sebagai kutub tunggal magnet.
Magnet kutub tunggal ini, juga dikenali sebagai monopole magnetik, tidak wujud dalam alam semula jadi; apabila setiap bahan magnetik dipotong kepada dua, ia akan sentiasa menghasilkan magnet baharu dengan kutub utara dan selatan.
Selama beberapa dekad, saintis telah mencari bukti yang berlaku secara semula jadi di mana-mana sahaja.magnetik monopoli dengan harapan akhirnya dapat mengumpulkan daya asas alam semula jadi ke dalam apa yang dipanggil teori tentang segala-galanya, meletakkan semua fizik di bawah satu bumbung.
Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, ahli fizik telah berjaya menghasilkan versi tiruan monopole magnetik melalui penciptaan bahan ais berputar dua dimensi.
Sehingga kini, struktur-struktur ini telah berjaya menunjukkan monopole magnetik, tetapi mustahil untuk mendapatkan fizik yang sama apabila bahan tersebut terhad kepada satu satah. Sesungguhnya, geometri tiga dimensi khusus kekisi ais putaran adalah kunci kepada keupayaannya yang luar biasa untuk mencipta struktur kecil yang menirumagnetikmonopol.
Dalam satu kajian baharu yang diterbitkan hari ini dalam Nature Communications, satu pasukan yang diketuai oleh saintis di Universiti Cardiff telah mencipta replika 3D pertama bagi bahan ais berputar menggunakan percetakan dan pemprosesan 3D yang canggih.
Pasukan itu mengatakan teknologi percetakan 3D telah membolehkan mereka menyesuaikan geometri ais putaran buatan, bermakna mereka boleh mengawal cara monopol magnet terbentuk dan bergerak di dalam sistem.
Keupayaan untuk memanipulasi magnet monopole mini dalam 3D boleh membuka pelbagai aplikasi, daripada storan komputer yang dipertingkatkan kepada penciptaan rangkaian pengkomputeran 3D yang meniru struktur saraf otak manusia.
"Selama lebih 10 tahun, saintis telah mencipta dan mengkaji ais spin buatan dalam dua dimensi. Dengan memperluas sistem sedemikian kepada tiga dimensi, kita memperoleh gambaran fizik monopole ais spin yang lebih tepat dan dapat mengkaji impak permukaan," kata penulis utama Dr. Sam Ladak dari Sekolah Fizik dan Astronomi, Universiti Cardiff.
"Ini merupakan kali pertama sesiapa sahaja dapat mencipta replika 3D ais berputar yang tepat, secara reka bentuk, pada skala nano."
Ais putaran buatan telah dicipta menggunakan teknik nanofabrikasi 3D yang canggih di mana wayar nano kecil disusun menjadi empat lapisan dalam struktur kekisi, yang berukuran kurang daripada lebar rambut manusia secara keseluruhan.
Satu jenis mikroskopi khas yang dikenali sebagai mikroskopi daya magnet, yang sensitif terhadap kemagnetan, kemudiannya digunakan untuk menggambarkan cas magnet yang terdapat pada peranti, yang membolehkan pasukan menjejaki pergerakan magnet kutub tunggal merentasi struktur 3D.
"Kerja kami adalah penting kerana ia menunjukkan bahawa teknologi percetakan 3D skala nano boleh digunakan untuk meniru bahan yang biasanya disintesis melalui kimia," sambung Dr. Ladak.
"Akhirnya, kerja ini dapat menyediakan cara untuk menghasilkan metamaterial magnetik baharu, di mana sifat bahan ditala dengan mengawal geometri 3D kekisi buatan.
"Peranti storan magnetik, seperti pemacu cakera keras atau peranti memori akses rawak magnetik, merupakan satu lagi bidang yang boleh terjejas teruk oleh penemuan ini. Memandangkan peranti semasa hanya menggunakan dua daripada tiga dimensi yang tersedia, ini mengehadkan jumlah maklumat yang boleh disimpan. Memandangkan monopole boleh digerakkan di sekitar kekisi 3D menggunakan medan magnet, mungkin peranti storan 3D sebenar boleh dicipta berdasarkan cas magnet."
Masa siaran: 28 Mei 2021