Naučnici su napravili korak ka stvaranju moćnih uređaja koji koristemagnetna naboj stvaranjem prve trodimenzionalne replike materijala poznatog kao spin-ice.
Materijali spin-ice su izuzetno neobični jer posjeduju takozvane defekte koji se ponašaju kao jedan pol magneta.
Ovi jednopolni magneti, takođe poznati kao magnetni monopoli, ne postoje u prirodi;kada se svaki magnetni materijal preseče na dva dela, uvek će se stvoriti novi magnet sa severnim i južnim polom.
Decenijama naučnici traže nadaleko i naširoko dokaze o prirodnom pojavljivanjumagnetna monopola u nadi da će konačno grupirati fundamentalne sile prirode u takozvanu teoriju svega, stavljajući svu fiziku pod jedan krov.
Međutim, posljednjih godina fizičari su uspjeli proizvesti umjetne verzije magnetnog monopola kroz stvaranje dvodimenzionalnih materijala spin-ice.
Do danas su ove strukture uspješno pokazale magnetni monopol, ali je nemoguće dobiti istu fiziku kada je materijal ograničen na jednu ravan.Zaista, specifična trodimenzionalna geometrija rešetke spin-led je ključna za njenu neobičnu sposobnost stvaranja sićušnih struktura koje oponašajumagnetnamonopola.
U novoj studiji objavljenoj danas u Nature Communications, tim predvođen naučnicima sa Univerziteta Cardiff kreirao je prvu ikada 3D repliku materijala spin-ice koristeći sofisticiranu vrstu 3D štampanja i obrade.
Tim kaže da im je tehnologija 3D štampanja omogućila da prilagode geometriju veštačkog leda, što znači da mogu da kontrolišu način na koji se magnetni monopoli formiraju i pomeraju u sistemima.
Mogućnost manipulisanja mini monopol magnetima u 3D može otvoriti čitav niz aplikacija, kako kažu, od poboljšane memorije na računaru do stvaranja 3D računarskih mreža koje oponašaju neuronsku strukturu ljudskog mozga.
“Više od 10 godina naučnici stvaraju i proučavaju vještački led u dvije dimenzije.Proširujući takve sisteme na tri dimenzije dobijamo mnogo precizniji prikaz fizike monopola spin-led i možemo proučavati uticaj površina,” rekao je glavni autor dr. Sam Ladak sa Fakulteta za fiziku i astronomiju Univerziteta u Cardiffu.
“Ovo je prvi put da je iko bio u mogućnosti da stvori tačnu 3D repliku spin-icea, po dizajnu, na nanoskali.”
Umjetni spin-ice kreiran je korištenjem najsavremenijih tehnika 3D nanofabrikacije u kojima su sitne nanožice složene u četiri sloja u rešetkastoj strukturi, koja je sama po sebi bila manja od ukupne širine ljudske kose.
Posebna vrsta mikroskopije poznata kao mikroskopija magnetne sile, koja je osjetljiva na magnetizam, tada je korištena za vizualizaciju magnetnih naboja prisutnih na uređaju, omogućavajući timu da prati kretanje jednopolnih magneta kroz 3D strukturu.
„Naš rad je važan jer pokazuje da se tehnologije 3D štampanja na nanorazmjerima mogu koristiti za oponašanje materijala koji se obično sintetiziraju putem hemije“, nastavio je dr. Ladak.
„Na kraju, ovaj rad bi mogao pružiti način za proizvodnju novih magnetnih metamaterijala, gdje se svojstva materijala podešavaju kontrolom 3D geometrije umjetne rešetke.
„Magnetni uređaji za skladištenje, kao što su hard disk ili magnetni memorijski uređaji sa slučajnim pristupom, još su jedno područje na koje bi ovaj napredak mogao da utiče.Kako trenutni uređaji koriste samo dvije od tri dostupne dimenzije, to ograničava količinu informacija koje se mogu pohraniti.Budući da se monopoli mogu pomicati oko 3D rešetke pomoću magnetnog polja, možda bi bilo moguće stvoriti pravi 3D uređaj za pohranu zasnovan na magnetskom naboju.”
Vrijeme objave: 28.05.2021