Учените са направили крачка към създаването на мощни устройства, които се вкорениямагнитно Заредете чрез създаване на първата в историята триизмерна реплика на материал, известен като въртящ се лед.
Спелинните ледени материали са изключително необичайни, тъй като притежават така наречените дефекти, които се държат като единствен полюс на магнит.
Тези магнити от един полюс, известни още като магнитни монополи, не съществуват в природата; Когато всеки магнитен материал бъде нарязан на два, той винаги ще създаде нов магнит със север и южен полюс.
От десетилетия учените търсят далеч и широко за доказателства за естествено срещащи семагнитно Монополи с надеждата най-накрая да групират основните сили на природата в така наречената теория на всичко, поставяйки цялата физика под един покрив.
Въпреки това, през последните години физиците успяват да произвеждат изкуствени версии на магнитен монопол чрез създаването на двумерни материали за въртене.
Към днешна дата тези структури успешно демонстрират магнитен монопол, но е невъзможно да се получи същата физика, когато материалът е ограничен до една равнина. Всъщност, специфичната триизмерна геометрия на решетката на въртене на лед е ключова за необичайната му способност да създава малки структури, които имитиратмагнитномонополи.
В ново проучване, публикувано днес в Nature Communications, екип, ръководен от учени от Кардифския университет, създаде първата в историята 3D реплика на материал за спин-лед, използвайки сложен тип 3D печат и обработка.
Екипът казва, че технологията за 3D печат им е позволила да приспособяват геометрията на изкуствения завъртане, което означава, че те могат да контролират начина, по който се формират и се движат магнитните монополи в системите.
Възможността за манипулиране на мини монополните магнити в 3D може да отвори цял набор от приложения, които казват, от подобрено компютърно съхранение до създаването на 3D компютърни мрежи, които имитират невронната структура на човешкия мозък.
„Повече от 10 години учените създават и изучават изкуствен въртящ се лед в две измерения. Разширявайки такива системи до три измерения, ние получаваме много по-точно представяне на монополната физика на спин-лед и сме в състояние да проучим въздействието на повърхностите “, заяви водещият автор на д-р Сам Ладак от Училището по физика и астрономия на университета в Кардиф.
„Това е първият път, когато всеки е успял да създаде точна 3D реплика на въртящ се лед, по дизайн, на наноразмер.“
Изкуственият въртящ се лед е създаден с помощта на най-съвременните 3D техники за нанофабрикация, в които малките нанопроводници бяха подредени в четири слоя в решетъчна структура, която сама по-малко от ширината на човешката коса като цяло.
След това беше използван специален тип микроскопия, известна като микроскопия с магнитна сила, която е чувствителна към магнетизма, за визуализиране на магнитните заряди, присъстващи на устройството, което позволява на екипа да проследи движението на еднополюсните магнити през 3D структурата.
„Нашата работа е важна, тъй като показва, че наноразмерните технологии за 3D печат могат да се използват за имитиране на материали, които обикновено се синтезират чрез химия“, продължи д -р Ладак.
„В крайна сметка тази работа би могла да осигури средство за производство на нови магнитни метаматериали, където свойствата на материала са настроени чрез контролиране на 3D геометрията на изкуствена решетка.
„Магнитните устройства за съхранение, като например твърд диск или устройства с магнитен произволен достъп, е друга област, която може да бъде повлияна масово от този пробив. Тъй като настоящите устройства използват само две от трите налични измерения, това ограничава количеството информация, която може да се съхранява. Тъй като монополите могат да бъдат преместени около 3D решетката с помощта на магнитно поле, може да е възможно да се създаде истинско 3D устройство за съхранение, базирано на магнитен заряд. “
Време за публикация: Май-28-2021