• tin tức

Đột phá trong cấu trúc nano từ tính 3D có thể biến đổi ngành điện toán hiện đại

Các nhà khoa học đã có bước tiến trong việc tạo ra các thiết bị mạnh mẽ có thể khai tháctừ tính tính phí bằng cách tạo ra bản sao ba chiều đầu tiên của một loại vật liệu được gọi là băng quay.

Vật liệu băng quay cực kỳ khác thường vì chúng có những khuyết tật hoạt động giống như cực đơn của nam châm.

Những nam châm đơn cực này, còn được gọi là đơn cực từ, không tồn tại trong tự nhiên; khi mọi vật liệu từ tính bị cắt thành hai, nó sẽ luôn tạo ra một nam châm mới có cực bắc và cực nam.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã tìm kiếm khắp nơi bằng chứng về sự xuất hiện tự nhiêntừ tính các cực đơn với hy vọng cuối cùng có thể tập hợp các lực cơ bản của tự nhiên thành cái gọi là lý thuyết về mọi thứ, đưa toàn bộ vật lý vào dưới một mái nhà.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nhà vật lý đã có thể tạo ra các phiên bản nhân tạo của cực từ đơn thông qua việc tạo ra vật liệu băng spin hai chiều.

Cho đến nay, các cấu trúc này đã chứng minh thành công một đơn cực từ, nhưng không thể đạt được tính chất vật lý tương tự khi vật liệu bị giới hạn trong một mặt phẳng duy nhất. Thật vậy, chính hình học ba chiều đặc trưng của mạng băng spin là chìa khóa cho khả năng đặc biệt của nó trong việc tạo ra các cấu trúc nhỏ mô phỏngtừ tínhđơn cực.

Trong một nghiên cứu mới được công bố hôm nay trên tạp chí Nature Communications, một nhóm do các nhà khoa học tại Đại học Cardiff đứng đầu đã tạo ra bản sao 3D đầu tiên của vật liệu băng quay bằng cách sử dụng công nghệ in và xử lý 3D tiên tiến.

Nhóm nghiên cứu cho biết công nghệ in 3D cho phép họ điều chỉnh hình dạng của băng spin nhân tạo, nghĩa là họ có thể kiểm soát cách các cực từ đơn được hình thành và di chuyển trong hệ thống.

Người ta cho rằng khả năng điều khiển nam châm đơn cực mini ở dạng 3D có thể mở ra vô số ứng dụng, từ khả năng lưu trữ máy tính nâng cao đến việc tạo ra mạng máy tính 3D mô phỏng cấu trúc thần kinh của não người.

Tiến sĩ Sam Ladak từ Khoa Vật lý và Thiên văn học, Đại học Cardiff, tác giả chính, cho biết: "Trong hơn 10 năm qua, các nhà khoa học đã tạo ra và nghiên cứu băng spin nhân tạo ở hai chiều. Bằng cách mở rộng các hệ thống như vậy lên ba chiều, chúng tôi có được sự biểu diễn chính xác hơn nhiều về vật lý đơn cực của băng spin và có thể nghiên cứu tác động của các bề mặt".

“Đây là lần đầu tiên con người có thể tạo ra bản sao 3D chính xác của một khối băng xoáy, theo thiết kế, ở cấp độ nano.”

Đá spin nhân tạo được tạo ra bằng kỹ thuật chế tạo nano 3D tiên tiến, trong đó các sợi nano nhỏ được xếp thành bốn lớp trong một cấu trúc dạng lưới, có kích thước tổng thể nhỏ hơn chiều rộng của một sợi tóc người.

Sau đó, một loại kính hiển vi đặc biệt được gọi là kính hiển vi lực từ, nhạy cảm với từ tính, đã được sử dụng để hình dung các điện tích từ có trong thiết bị, cho phép nhóm theo dõi chuyển động của nam châm đơn cực trên cấu trúc 3D.

Tiến sĩ Ladak cho biết thêm: “Nghiên cứu của chúng tôi rất quan trọng vì nó cho thấy công nghệ in 3D ở quy mô nano có thể được sử dụng để mô phỏng các vật liệu thường được tổng hợp thông qua hóa học”.

“Cuối cùng, công trình này có thể cung cấp một phương tiện để sản xuất các siêu vật liệu từ tính mới, trong đó các đặc tính vật liệu được điều chỉnh bằng cách kiểm soát hình học 3D của mạng tinh thể nhân tạo.

Các thiết bị lưu trữ từ tính, chẳng hạn như ổ đĩa cứng hoặc bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính, là một lĩnh vực khác có thể chịu tác động lớn từ bước đột phá này. Vì các thiết bị hiện tại chỉ sử dụng hai trong ba chiều không gian khả dụng, điều này hạn chế lượng thông tin có thể lưu trữ. Vì các đơn cực có thể di chuyển xung quanh mạng lưới 3D bằng từ trường, nên việc tạo ra một thiết bị lưu trữ 3D thực sự dựa trên điện tích từ là hoàn toàn có thể.


Thời gian đăng: 28-05-2021