Bilim insanları, enerjiden faydalanan güçlü cihazlar yaratma yolunda bir adım attılar.manyetik spin-ice olarak bilinen bir malzemenin ilk üç boyutlu kopyasını oluşturarak büyük bir başarı elde ettiler.
Spin buz malzemeleri, mıknatısın tek kutbu gibi davranan kusurlar içermeleri nedeniyle son derece sıra dışıdır.
Manyetik monopoller olarak da bilinen bu tek kutuplu mıknatıslar doğada bulunmaz; her manyetik malzeme ikiye bölündüğünde her zaman kuzey ve güney kutbu olan yeni bir mıknatıs oluşur.
Bilim insanları on yıllardır doğal olarak oluşan kanıtları bulmak için geniş çaplı araştırmalar yapıyorlar.manyetik Tek kutuplu teoriler, doğanın temel güçlerini nihayet her şeyin teorisi adı altında gruplandırma ve fiziğin tüm dallarını tek bir çatı altında toplama umuduyla ortaya çıkmıştır.
Ancak son yıllarda fizikçiler, iki boyutlu spin-buz malzemeleri oluşturarak manyetik tek kutuplu manyetik alanın yapay versiyonlarını üretmeyi başardılar.
Bugüne kadar bu yapılar manyetik tek kutupluluğu başarıyla göstermiştir, ancak malzeme tek bir düzleme hapsedildiğinde aynı fiziği elde etmek imkansızdır. Aslında, spin-buz kafesinin kendine özgü üç boyutlu geometrisi, manyetik tek kutupluluğu taklit eden minik yapılar oluşturma konusundaki olağanüstü yeteneğinin anahtarıdır.manyetiktek kutuplar.
Bugün Nature Communications dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada, Cardiff Üniversitesi'ndeki bilim insanlarının liderliğindeki bir ekip, gelişmiş bir 3D baskı ve işleme türü kullanarak, spin-buz malzemesinin ilk 3D kopyasını oluşturdu.
Ekip, 3D baskı teknolojisinin yapay spin-buzun geometrisini özelleştirmelerine olanak sağladığını, yani manyetik tek kutupların sistemlerde nasıl oluşturulduğunu ve hareket ettirildiğini kontrol edebildiklerini söylüyor.
Mini monopol mıknatısları 3 boyutlu olarak manipüle edebilme yeteneğinin, gelişmiş bilgisayar depolamasından insan beyninin sinir yapısını taklit eden 3 boyutlu hesaplama ağlarının oluşturulmasına kadar çok çeşitli uygulamaların önünü açabileceğini söylüyorlar.
Cardiff Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu'ndan baş yazar Dr. Sam Ladak, "Bilim insanları 10 yılı aşkın süredir iki boyutlu yapay spin-buz üretiyor ve inceliyor. Bu sistemleri üç boyuta genişleterek, spin-buz monopol fiziğinin çok daha doğru bir temsilini elde ediyoruz ve yüzeylerin etkisini inceleyebiliyoruz" dedi.
"Bu, bir spin-buzun tam 3 boyutlu kopyasını, tasarım yoluyla, nano ölçekte oluşturmayı başaran ilk kişi olma özelliğini taşıyor."
Yapay buz, son teknoloji ürünü 3 boyutlu nanoyapım teknikleri kullanılarak oluşturuldu; bu tekniklerde minik nanotelcikler, insan saçının genişliğinden daha küçük bir kafes yapısında dört katman halinde üst üste istiflendi.
Manyetik kuvvet mikroskobu olarak bilinen ve manyetizmaya duyarlı özel bir mikroskopi türü, cihaz üzerindeki manyetik yükleri görselleştirmek için kullanıldı ve bu da ekibin tek kutuplu mıknatısların 3 boyutlu yapı üzerindeki hareketini izlemesine olanak sağladı.
Dr. Ladak sözlerine şöyle devam etti: "Çalışmamız önemli çünkü nano ölçekli 3D baskı teknolojilerinin, genellikle kimyasal yöntemlerle sentezlenen malzemeleri taklit etmek için kullanılabileceğini gösteriyor."
"Sonuç olarak, bu çalışma, malzeme özelliklerinin yapay bir kafesin 3 boyutlu geometrisinin kontrol edilmesiyle ayarlanabildiği yeni manyetik metamalzemeler üretmenin bir yolunu sağlayabilir."
“Sabit disk sürücüsü veya manyetik rastgele erişimli bellek aygıtları gibi manyetik depolama aygıtları, bu atılımdan büyük ölçüde etkilenebilecek bir diğer alandır. Mevcut aygıtlar, mevcut üç boyutun yalnızca ikisini kullandığından, depolanabilecek bilgi miktarı sınırlıdır. Monopoller, manyetik alan kullanılarak 3 boyutlu kafes üzerinde hareket ettirilebildiğinden, manyetik yüke dayalı gerçek bir 3 boyutlu depolama aygıtı oluşturmak mümkün olabilir.”
Yayın tarihi: 28 Mayıs 2021