Wetenskaplikes het 'n stap geneem in die rigting van die skepping van kragtige toestelle wat benutmagneties Laai deur die eerste driedimensionele replika ooit te skep van 'n materiaal wat bekend staan as 'n spin-ys.
Spin-ysmateriaal is buitengewoon ongewoon, aangesien hulle sogenaamde defekte het wat optree as die enkele pool van 'n magneet.
Hierdie enkelpaalmagnete, ook bekend as magnetiese monopole, bestaan nie in die natuur nie; As elke magnetiese materiaal in twee gesny word, sal dit altyd 'n nuwe magneet met 'n noord- en suidpool skep.
Wetenskaplikes kyk al dekades lank en wyd na bewyse dat hulle natuurlik voorkommagneties Monopoles in die hoop om uiteindelik die fundamentele natuurkragte in 'n sogenaamde teorie van alles te groepeer, wat die hele fisika onder een dak plaas.
Die afgelope paar jaar het fisici egter daarin geslaag om kunsmatige weergawes van 'n magnetiese monopool te vervaardig deur die skep van tweedimensionele spin-ys-materiale.
Tot op hede het hierdie strukture 'n magnetiese monopool suksesvol getoon, maar dit is onmoontlik om dieselfde fisika te bekom as die materiaal tot 'n enkele vlak beperk is. Dit is inderdaad die spesifieke driedimensionele meetkunde van die spin-ys-rooster wat die sleutel is tot die ongewone vermoë om klein strukture te skep wat nabootsmagnetiesmonopoles.
In 'n nuwe studie wat vandag in Nature Communications gepubliseer is, het 'n span onder leiding van wetenskaplikes aan die Cardiff-universiteit die eerste 3D-replika van 'n spin-ys-materiaal geskep met behulp van 'n gesofistikeerde tipe 3D-druk en verwerking.
Die span sê die 3D-druktegnologie het hulle in staat gestel om die meetkunde van die kunsmatige spin-ys aan te pas, wat beteken dat hulle die manier waarop die magnetiese monopoles gevorm word en in die stelsels kan beheer.
As u die mini -monopoolmagnete in 3D kan manipuleer, kan hulle 'n hele aantal toepassings oopmaak wat hulle sê, van verbeterde rekenaarberging tot die skepping van 3D -rekenaarnetwerke wat die neurale struktuur van die menslike brein naboots.
“Wetenskaplikes skep al meer as tien jaar kunsmatige spin-ys in twee dimensies. Deur sulke stelsels uit te brei na drie-dimensies, kry ons 'n baie meer akkurate voorstelling van die spin-ys-monopolie-fisika en kan ons die impak van oppervlaktes bestudeer, ”het die hoofskrywer dr. Sam Ladak van die Cardiff University se School of Physics and Astronomy gesê.
'Dit is die eerste keer dat iemand 'n presiese 3D-replika van 'n spin-ys kon skep, volgens ontwerp, op die nanoskaal.'
Die kunsmatige spin-ys is geskep met behulp van moderne 3D-nanofabriekstegnieke waarin klein nano-drade in vier lae in 'n roosterstruktuur opgestapel is, wat self minder as 'n menslike hare se breedte gemeet het.
'N Spesiale soort mikroskopie, bekend as magnetiese kragmikroskopie, wat sensitief is vir magnetisme, is daarna gebruik om die magnetiese ladings wat op die toestel teenwoordig is, te visualiseer, waardeur die span die beweging van die enkelpale-magnete oor die 3D-struktuur kon opspoor.
"Ons werk is belangrik, want dit wys dat nanoskale 3D -druktegnologieë gebruik kan word om materiale na te boots wat gewoonlik via chemie gesintetiseer word," het dr. Ladak voortgegaan.
'Uiteindelik kan hierdie werk 'n manier bied om nuwe magnetiese metamateriale te produseer, waar die materiële eienskappe ingestel is deur die 3D -meetkunde van 'n kunsmatige rooster te beheer.
“Magnetiese opbergtoestelle, soos 'n hardeskyf of magnetiese geheue vir ewekansige toegang, is 'n ander gebied wat groot deur hierdie deurbraak beïnvloed kan word. Aangesien huidige toestelle slegs twee uit die drie dimensies beskikbaar gebruik, beperk dit die hoeveelheid inligting wat gestoor kan word. Aangesien die monopoles met behulp van 'n magnetiese veld om die 3D -rooster beweeg kan word, kan dit moontlik wees om 'n ware 3D -opbergtoestel te skep wat gebaseer is op magnetiese lading. ”
Postyd: Mei-28-2021