Навукоўцы зрабілі крок да стварэння магутных прылад, якія выкарыстоўваюцьразнастайны зарад, стварыўшы першую ў гісторыі трохмерную копію матэрыялу, вядомага як спіна.
Спінавыя ледзяныя матэрыялы надзвычай незвычайныя, паколькі яны валодаюць так званымі дэфектамі, якія паводзяць сябе як адзін полюс магніта.
Гэтыя магніты з адным полюсам, таксама вядомыя як магнітныя манаполі, не існуюць у прыродзе; Калі кожны магнітны матэрыял будзе разрэзаны на два, ён заўсёды будзе ствараць новы магніт з паўночным і паўднёвым полюсам.
На працягу дзесяцігоддзяў навукоўцы выглядалі далёка і шырока, каб атрымаць доказы натуральныхразнастайны Манаполі ў надзеі нарэшце групуйце асноўныя сілы прыроды ў так званую тэорыю ўсяго, паставіўшы ўсю фізіку пад адну дах.
Аднак у апошнія гады фізікам удалося стварыць штучныя версіі магнітнай манаполіі праз стварэнне двухмерных матэрыялаў спіна.
На сённяшні дзень гэтыя структуры паспяхова прадэманстравалі магнітную манаполу, але немагчыма атрымаць тую ж фізіку, калі матэрыял абмяжоўваецца адной плоскасцю. Сапраўды, менавіта канкрэтная трохмерная геаметрыя рашоткі спіна-лёсавай з'яўляецца ключавой для яго незвычайнай здольнасці ствараць малюсенькія структуры, якія імітуюцьразнастайныманаполі.
У новым даследаванні, апублікаваным сёння ў Nature Communications, каманда на чале з навукоўцамі ў Кардыфскім універсітэце стварыла першую ў гісторыі 3D-рэпліку матэрыялу спіна-лёсавага колеру з выкарыстаннем складанага тыпу 3D-друку і апрацоўкі.
Каманда адзначае, што тэхналогія 3D-друку дазволіла ім адаптаваць геаметрыю штучнага спінавага лёса, гэта значыць, што яны могуць кантраляваць тое, як утвараюцца магнітныя манаполі ў сістэмах.
Магчымасць маніпуляваць міні -манапольным магнітам у 3D можа адкрыць цэлае мноства прыкладанняў, якія яны кажуць, ад пашыранага захоўвання кампутара да стварэння 3D -вылічальных сетак, якія імітуюць нейронную структуру чалавечага мозгу.
"Ужо больш за 10 гадоў навукоўцы ствараюць і вывучаюць штучны спінавы лёд у двух аспектах. Пашыраючы такія сістэмы да трохмерных, мы атрымліваем значна больш дакладнае ўяўленне пра фізіку манапольнага спіна-лёду і можам вывучыць уплыў паверхняў ",-сказаў вядучы аўтар доктара Сэма Ладак з школы фізікі і астраноміі універсітэта Кардыфа.
"Гэта першы раз, калі хто-небудзь змог стварыць дакладную 3D-копію спінавага лёса, па дызайне, на нанамаштабе".
Штучны шпіён быў створаны з выкарыстаннем найноўшых 3D-метадаў нанафабрыкацыі, у якіх малюсенькія нанаправаднікі былі ўкладзены ў чатыры пласта ў рашотнай структуры, якая сам памерана менш, чым шырыня валасоў чалавека ў цэлым.
Затым быў выкарыстаны спецыяльны тып мікраскапіі, вядомая як магнітная сілавая мікраскапія, якая адчувальная да магнетызму, выкарыстоўваўся для візуалізацыі магнітных зарадаў, якія прысутнічаюць на прыладзе, што дазваляе камандзе адсочваць рух магнітаў-палюшшаў па 3D-структуры.
"Наша праца важная, бо яна паказвае, што тэхналогіі нанамаштабу 3D -друку могуць быць выкарыстаны для імітацыі матэрыялаў, якія звычайна сінтэзуюцца з дапамогай хіміі", - працягнуў доктар Ладак.
"У канчатковым рахунку, гэтая праца можа забяспечыць сродак для атрымання новых магнітных метаматэрыялаў, дзе матэрыяльныя ўласцівасці настроены шляхам кантролю 3D -геаметрыі штучнай рашоткі.
"Магнітныя прылады захоўвання, такія як прывад на цвёрдым дыску або прылады памяці выпадковага доступу, - яшчэ адна вобласць, на якую можна было б масава паўплываць на гэты прарыў. Паколькі бягучыя прылады выкарыстоўваюць толькі два з трох даступных вымярэнняў, гэта абмяжоўвае колькасць інфармацыі, якую можна захоўваць. Паколькі манаполі можна перамяшчаць вакол 3D -рашоткі пры дапамозе магнітнага поля, можна стварыць сапраўднае 3D -прылада для захоўвання на аснове магнітнага зарадкі ".
Час публікацыі: мая-28-2021