Ix-xjentisti ħadu pass lejn il-ħolqien ta’ apparati qawwija li jisfruttawmanjetiku jiċċarġja billi joħloq l-ewwel replika tridimensjonali ta' materjal magħruf bħala spin-ice.
Il-materjali tas-silġ tal-ispin huma estremament mhux tas-soltu peress li għandhom l-hekk imsejħa difetti li jaġixxu bħala l-pol wieħed ta' kalamita.
Dawn il-kalamiti b'pol wieħed, magħrufa wkoll bħala monopoli manjetiċi, ma jeżistux fin-natura; meta kull materjal manjetiku jinqata' fi tnejn, dejjem joħloq kalamita ġdida b'pol tat-tramuntana u ieħor tan-nofsinhar.
Għal għexieren ta’ snin, ix-xjentisti ilhom ifittxu evidenza ta’ każijiet li jseħħu b’mod naturalimanjetiku monopoli bit-tama li finalment jiġbru l-forzi fundamentali tan-natura f'dik li tissejjaħ teorija ta' kollox, u b'hekk ipoġġu l-fiżika kollha taħt saqaf wieħed.
Madankollu, f'dawn l-aħħar snin il-fiżiċi rnexxielhom jipproduċu verżjonijiet artifiċjali ta' monopolu manjetiku permezz tal-ħolqien ta' materjali spin-silġ bidimensjonali.
Sal-lum dawn l-istrutturi wrew b'suċċess monopolu manjetiku, iżda huwa impossibbli li tinkiseb l-istess fiżika meta l-materjal ikun limitat għal pjan wieħed. Tabilħaqq, hija l-ġeometrija tridimensjonali speċifika tal-kannizzata tas-silġ tal-ispin li hija essenzjali għall-abbiltà mhux tas-soltu tagħha li toħloq strutturi ċkejkna li jimitawmanjetikumonopoli.
Fi studju ġdid ippubblikat illum f’Nature Communications, tim immexxi minn xjentisti fl-Università ta’ Cardiff ħoloq l-ewwel replika 3D ta’ materjal tas-silġ spin-ice bl-użu ta’ tip sofistikat ta’ stampar u pproċessar 3D.
It-tim jgħid li t-teknoloġija tal-istampar 3D ippermettietilhom jadattaw il-ġeometrija tas-spin-ice artifiċjali, li jfisser li jistgħu jikkontrollaw il-mod kif il-monopoli manjetiċi jiġu ffurmati u mċaqalqa fis-sistemi.
Il-kapaċità li jiġu mmanipulati l-mini kalamiti monopoli fit-3D tista' tiftaħ għadd kbir ta' applikazzjonijiet, jgħidu li, minn ħażna mtejba tal-kompjuter sal-ħolqien ta' netwerks tal-kompjuters 3D li jimitaw l-istruttura newrali tal-moħħ tal-bniedem.
“Għal aktar minn 10 snin ix-xjentisti ilhom joħolqu u jistudjaw spin-ice artifiċjali f'żewġ dimensjonijiet. Billi nestendu sistemi bħal dawn għal tliet dimensjonijiet niksbu rappreżentazzjoni ferm aktar preċiża tal-fiżika tal-monopole spin-ice u nkunu nistgħu nistudjaw l-impatt tal-uċuħ,” qal l-awtur ewlieni Dr. Sam Ladak mill-Iskola tal-Fiżika u l-Astronomija tal-Università ta' Cardiff.
"Din hija l-ewwel darba li xi ħadd irnexxielu joħloq replika 3D eżatta ta' spin-ice, apposta, fuq l-iskala nanometrika."
L-ispin-ice artifiċjali nħoloq bl-użu ta' tekniki ta' nanofabbrikazzjoni 3D avvanzati fejn nanowires ċkejkna ġew stivati f'erba' saffi fi struttura ta' kannizzata, li hi nnifisha kejlet inqas mill-wisa' totali ta' xagħra uman.
Imbagħad intuża tip speċjali ta' mikroskopija magħrufa bħala mikroskopija tal-forza manjetika, li hija sensittiva għall-manjetiżmu, biex jiġu viżwalizzati l-kargi manjetiċi preżenti fuq l-apparat, li ppermetta lit-tim isegwi l-moviment tal-kalamiti b'pol wieħed tul l-istruttura 3D.
“Ix-xogħol tagħna huwa importanti peress li juri li t-teknoloġiji tal-istampar 3D fuq skala nanometrika jistgħu jintużaw biex jimitaw materjali li ġeneralment jiġu sintetizzati permezz tal-kimika,” kompla Dr. Ladak.
"Fl-aħħar mill-aħħar, dan ix-xogħol jista' jipprovdi mezz biex jiġu prodotti metamaterjali manjetiċi ġodda, fejn il-proprjetajiet tal-materjal huma aġġustati billi tiġi kkontrollata l-ġeometrija 3D ta' kannizzata artifiċjali."
"Apparati ta' ħażna manjetika, bħal hard disk drive jew apparati ta' memorja b'aċċess każwali manjetiku, huma qasam ieħor li jista' jiġi impattat bil-kbir minn din l-avvanz. Peress li l-apparati attwali jużaw biss tnejn mit-tliet dimensjonijiet disponibbli, dan jillimita l-ammont ta' informazzjoni li tista' tinħażen. Peress li l-monopoli jistgħu jiġu mċaqalqa madwar il-kannizzata 3D bl-użu ta' kamp manjetiku, jista' jkun possibbli li jinħoloq apparat ta' ħażna 3D veru bbażat fuq ċarġ manjetiku."
Ħin tal-posta: 28 ta' Mejju 2021