Навукоўцы зрабілі крок да стварэння магутных прылад, якія звязваюцьмагнітныя зарад, стварыўшы першую ў гісторыі трохмерную копію матэрыялу, вядомага як спін-лёд.
Матэрыялы са спінавым лёдам надзвычай незвычайныя, бо валодаюць так званымі дэфектамі, якія паводзяць сябе як адзіны полюс магніта.
Гэтыя аднаполюсныя магніты, таксама вядомыя як магнітныя манаполі, не існуюць у прыродзе;калі кожны магнітны матэрыял разрэзаць на дзве часткі, ён заўсёды будзе ствараць новы магніт з паўночным і паўднёвым полюсамі.
Дзесяцігоддзямі навукоўцы паўсюль шукалі доказы прыроднага ўзнікненнямагнітныя манаполіі ў надзеі нарэшце згрупаваць фундаментальныя сілы прыроды ў так званую тэорыю ўсяго, аб'яднаўшы ўсю фізіку пад адным дахам.
Аднак у апошнія гады фізікам удалося стварыць штучныя версіі магнітнага манаполя шляхам стварэння двухмерных спін-лёдных матэрыялаў.
На сённяшні дзень гэтыя структуры паспяхова прадэманстравалі магнітны манаполь, але немагчыма атрымаць такую ж фізіку, калі матэрыял абмежаваны адной плоскасцю.Сапраўды, менавіта спецыфічная трохмерная геаметрыя рашоткі спін-лёд з'яўляецца ключавой для яе незвычайнай здольнасці ствараць малюсенькія структуры, якія імітуюцьмагнітныяманаполіі.
У новым даследаванні, апублікаваным сёння ў Nature Communications, каманда пад кіраўніцтвам навукоўцаў з Універсітэта Кардыфа стварыла першую ў гісторыі 3D-копію спін-лёду з выкарыстаннем складанага тыпу 3D-друку і апрацоўкі.
Каманда кажа, што тэхналогія 3D-друку дазволіла ім адаптаваць геаметрыю штучнага спін-лёду, што азначае, што яны могуць кантраляваць спосаб фарміравання і перамяшчэння магнітных манаполяў у сістэмах.
Магчымасць маніпуляваць міні-магнітамі-манаполямі ў 3D можа адкрыць цэлы шэраг прыкладанняў, ад пашыранага камп'ютэрнага захоўвання да стварэння 3D-вылічальных сетак, якія імітуюць нервовую структуру чалавечага мозгу.
«Больш за 10 гадоў навукоўцы ствараюць і вывучаюць штучны спін-лёд у двух вымярэннях.Пашыраючы такія сістэмы да трох вымярэнняў, мы атрымліваем значна больш дакладнае ўяўленне аб фізіцы манаполя спін-лёд і можам вывучаць уздзеянне паверхняў», - сказаў вядучы аўтар доктар Сэм Ладак з Школы фізікі і астраноміі Кардыфскага універсітэта.
«Гэта першы раз, калі камусьці ўдалося стварыць дакладную 3D-копію спін-лёду, па задуме, у нанамаштабе».
Штучны спін-лёд быў створаны з выкарыстаннем самых сучасных метадаў 3D-нанавытворчасці, у якіх малюсенькія нанаправады былі складзеныя ў чатыры пласта ў рашотчастую структуру, якая сама па сабе мела шырыню менш чалавечага воласа.
Спецыяльны тып мікраскапіі, вядомы як магнітна-сілавая мікраскапія, якая адчувальная да магнетызму, затым быў выкарыстаны для візуалізацыі магнітных зарадаў, якія прысутнічаюць на прыладзе, дазваляючы камандзе адсочваць рух аднаполюсных магнітаў па трохмернай структуры.
«Наша праца важная, паколькі яна паказвае, што нанамаштабныя тэхналогіі 3D-друку могуць быць выкарыстаны для імітацыі матэрыялаў, якія звычайна сінтэзуюцца з дапамогай хіміі», - працягнуў доктар Ладак.
«У рэшце рэшт, гэтая праца можа даць сродкі для вытворчасці новых магнітных метаматэрыялаў, дзе ўласцівасці матэрыялу наладжваюцца шляхам кіравання 3D-геаметрыяй штучнай рашоткі.
«Магнітныя назапашвальнікі, такія як жорсткі дыск або магнітная памяць з адвольным доступам, - яшчэ адна сфера, на якую гэты прарыў можа моцна паўплываць.Паколькі сучасныя прылады выкарыстоўваюць толькі два з трох даступных вымярэнняў, гэта абмяжоўвае колькасць інфармацыі, якую можна захоўваць.Паколькі манаполі можна перамяшчаць па трохмернай рашотцы з дапамогай магнітнага поля, можа быць магчымым стварыць сапраўднае 3D-назапашвальнік, заснаванае на магнітным зарадзе».
Час размяшчэння: 28 мая 2021 г