Els científics han fet un pas cap a la creació de dispositius poderosos que aprofitenmagnètic Càrrega creant la primera rèplica tridimensional d’un material conegut com a gel de spin.
Els materials de gel de spin són extremadament inusuals, ja que tenen els anomenats defectes que es comporten com el pol únic d’un imant.
Aquests imants d’un sol pol, també coneguts com a monopoles magnètics, no existeixen a la natura; Quan cada material magnètic es talla en dos, sempre crearà un nou imant amb un pol nord i sud.
Durant dècades, els científics han estat buscant molt i àmplia per fer proves de que es produeixin de manera naturalmagnètic Els monopoles amb l’esperança d’agrupar finalment les forces fonamentals de la natura en una anomenada teoria de tot, posant tota la física sota un mateix sostre.
No obstant això, en els darrers anys els físics han aconseguit produir versions artificials d’un monopole magnètic mitjançant la creació de materials spin-gel bidimensionals.
Fins a la data, aquestes estructures han demostrat amb èxit un monopole magnètic, però és impossible obtenir la mateixa física quan el material es limita a un sol pla. De fet, és la geometria tridimensional específica de la gelosia spin-gel que és clau per a la seva inusual capacitat de crear estructures minúscules que imitenmagnèticmonopoles.
En un nou estudi publicat avui a Nature Communications, un equip dirigit per científics de la Universitat de Cardiff ha creat la primera rèplica 3D d’un material de gel spin mitjançant un tipus sofisticat d’impressió i processament 3D.
L’equip assegura que la tecnologia d’impressió 3D els ha permès adaptar la geometria del gel artificial, cosa que significa que poden controlar la forma en què es formen i es mouen els monopoles magnètics als sistemes.
El fet de poder manipular els mini imants monopoles en 3D podria obrir tota una sèrie d’aplicacions que diuen, des d’emmagatzematge d’ordinadors millorat fins a la creació de xarxes informàtiques 3D que imiten l’estructura neuronal del cervell humà.
“Durant més de 10 anys, els científics han estat creant i estudiant gel artificial en dues dimensions. En estendre aquests sistemes a tres dimensions, obtenim una representació molt més precisa de la física monopole de gel de spin i podem estudiar l'impacte de les superfícies ", va dir el Dr. Sam Ladak, el doctor Sam Ladak de l'Escola de Física i Astronomia de la Universitat de Cardiff.
"Aquesta és la primera vegada que algú ha pogut crear una rèplica 3D exacta d'un spin-gel, per disseny, a la nanoescala."
El gel de spin artificial es va crear mitjançant tècniques de nanofabricació 3D d’última generació en les quals es van apilar nanofils minúsculs en quatre capes en una estructura de gelosia, que es va mesurar menys que l’amplada d’un pèl humà en general.
A continuació, es va utilitzar un tipus especial de microscòpia coneguda com a microscòpia de força magnètica, sensible al magnetisme per visualitzar les càrregues magnètiques presents al dispositiu, permetent a l'equip fer un seguiment del moviment dels imants d'un sol pols a través de l'estructura 3D.
"El nostre treball és important, ja que demostra que les tecnologies d'impressió 3D a nanoescala es poden utilitzar per imitar materials que normalment es sintetitzen mitjançant química", va continuar el doctor Ladak.
“En última instància, aquest treball podria proporcionar un mitjà per produir nous metamaterials magnètics, on les propietats del material s’ajusten controlant la geometria 3D d’una gelosia artificial.
"Els dispositius d'emmagatzematge magnètic, com ara un disc de disc dur o dispositius de memòria d'accés aleatori magnètic, és una altra àrea que podria afectar -se massivament per aquest avenç. Com que els dispositius actuals només utilitzen dues de les tres dimensions disponibles, això limita la quantitat d’informació que es pot emmagatzemar. Atès que els monopoles es poden moure al voltant de la gelosia 3D mitjançant un camp magnètic, pot ser possible crear un autèntic dispositiu d'emmagatzematge 3D basat en la càrrega magnètica. "
Posada Posada: 28 de maig de 2011