Wanasayansi wamepiga hatua kuelekea uundaji wa vifaa vyenye nguvu vinavyotumiasumaku chaji kwa kuunda nakala ya kwanza kabisa ya nyenzo yenye pande tatu inayojulikana kama spin-ice.
Vifaa vya barafu vinavyozunguka ni vya kawaida sana kwani vina kasoro zinazoitwa ambazo hutenda kama nguzo moja ya sumaku.
Sumaku hizi za nguzo moja, pia zinazojulikana kama monopole za sumaku, hazipo katika maumbile; kila nyenzo ya sumaku ikikatwa vipande viwili, itaunda sumaku mpya yenye nguzo ya kaskazini na kusini.
Kwa miongo kadhaa wanasayansi wamekuwa wakitafuta ushahidi wa kutokea kwa njia ya asilisumaku monopole kwa matumaini ya hatimaye kuunganisha nguvu za msingi za asili katika kile kinachoitwa nadharia ya kila kitu, na kuweka fizikia yote chini ya paa moja.
Hata hivyo, katika miaka ya hivi karibuni wanafizikia wameweza kutoa matoleo bandia ya monopole ya sumaku kupitia uundaji wa vifaa vya barafu ya mviringo vyenye pande mbili.
Hadi sasa miundo hii imeonyesha kwa mafanikio monopole ya sumaku, lakini haiwezekani kupata fizikia sawa wakati nyenzo hiyo imefungiwa kwenye ndege moja. Hakika, ni jiometri maalum ya pande tatu ya kimiani ya mzunguko-barafu ambayo ni muhimu kwa uwezo wake usio wa kawaida wa kuunda miundo midogo inayoigasumakumonopole.
Katika utafiti mpya uliochapishwa leo katika Nature Communications, timu inayoongozwa na wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Cardiff imeunda nakala ya kwanza kabisa ya 3D ya nyenzo ya spin-ice kwa kutumia aina ya kisasa ya uchapishaji na usindikaji wa 3D.
Timu hiyo inasema teknolojia ya uchapishaji ya 3D imewaruhusu kurekebisha jiometri ya barafu bandia ya spin-barafu, ikimaanisha kuwa wanaweza kudhibiti jinsi monopole za sumaku zinavyoundwa na kuhamishwa katika mifumo.
Kuwa na uwezo wa kudhibiti sumaku ndogo za monopole katika 3D kunaweza kufungua programu nyingi wanazosema, kuanzia hifadhi iliyoboreshwa ya kompyuta hadi uundaji wa mitandao ya kompyuta ya 3D inayoiga muundo wa neva wa ubongo wa binadamu.
"Kwa zaidi ya miaka 10 wanasayansi wamekuwa wakiunda na kusoma barafu bandia ya spin katika vipimo viwili. Kwa kupanua mifumo kama hiyo hadi vipimo vitatu tunapata uwakilishi sahihi zaidi wa fizikia ya spin-barafu ya spin na tunaweza kusoma athari za nyuso," alisema mwandishi mkuu Dkt. Sam Ladak kutoka Shule ya Fizikia na Astronomia ya Chuo Kikuu cha Cardiff.
"Hii ni mara ya kwanza kwa mtu yeyote kuweza kuunda nakala halisi ya 3D ya barafu ya spin, kwa muundo, kwenye nanoscale."
Barafu bandia ya spin iliundwa kwa kutumia mbinu za kisasa za uundaji wa nano za 3D ambapo waya ndogo ndogo ziliwekwa katika tabaka nne katika muundo wa kimiani, ambao wenyewe ulikuwa na kipimo cha chini ya upana wa nywele za binadamu kwa ujumla.
Aina maalum ya hadubini inayojulikana kama hadubini ya nguvu ya sumaku, ambayo ni nyeti kwa sumaku, ilitumika kuibua chaji za sumaku zilizopo kwenye kifaa, na kuruhusu timu kufuatilia mwendo wa sumaku zenye nguzo moja katika muundo wa 3D.
"Kazi yetu ni muhimu kwa kuwa inaonyesha kwamba teknolojia za uchapishaji wa 3D zenye kipimo kidogo zinaweza kutumika kuiga nyenzo ambazo kwa kawaida hutengenezwa kupitia kemia," aliendelea Dkt. Ladak.
"Hatimaye, kazi hii inaweza kutoa njia ya kutengeneza metamatikeri mpya za sumaku, ambapo sifa za nyenzo hurekebishwa kwa kudhibiti jiometri ya 3D ya kimiani bandia."
"Vifaa vya kuhifadhi sumaku, kama vile diski kuu au vifaa vya kumbukumbu ya ufikiaji bila mpangilio wa sumaku, ni eneo lingine ambalo linaweza kuathiriwa sana na mafanikio haya. Kwa kuwa vifaa vya sasa vinatumia vipimo viwili tu kati ya vitatu vinavyopatikana, hii inapunguza kiwango cha taarifa kinachoweza kuhifadhiwa. Kwa kuwa monopole zinaweza kuhamishwa kuzunguka kimiani ya 3D kwa kutumia uwanja wa sumaku, inawezekana kuunda kifaa halisi cha kuhifadhi 3D kulingana na chaji ya sumaku."
Muda wa chapisho: Mei-28-2021