Mae gwyddonwyr wedi cymryd cam tuag at greu dyfeisiau pwerus sy'n harneisiomagnetig Tâl trwy greu'r replica tri dimensiwn cyntaf erioed o ddeunydd o'r enw iâ troelli.
Mae deunyddiau iâ troelli yn hynod anarferol gan eu bod yn meddu ar ddiffygion fel y'u gelwir sy'n ymddwyn fel polyn sengl magnet.
Nid yw'r magnetau polyn sengl hyn, a elwir hefyd yn fonopolau magnetig, yn bodoli o ran eu natur; Pan fydd pob deunydd magnetig yn cael ei dorri'n ddau, bydd bob amser yn creu magnet newydd gyda pholyn gogledd a de.
Am ddegawdau mae gwyddonwyr wedi bod yn edrych yn bell ac agos am dystiolaeth o ddigwydd yn naturiolmagnetig Monopolau yn y gobaith o grwpio grymoedd sylfaenol natur o'r diwedd i theori fel y'i gelwir o bopeth, gan roi ffiseg i gyd o dan yr un to.
Fodd bynnag, yn ystod y blynyddoedd diwethaf mae ffisegwyr wedi llwyddo i gynhyrchu fersiynau artiffisial o fonopole magnetig trwy greu deunyddiau iâ troelli dau ddimensiwn.
Hyd yn hyn mae'r strwythurau hyn wedi dangos monopole magnetig yn llwyddiannus, ond mae'n amhosibl cael yr un ffiseg pan fydd y deunydd wedi'i gyfyngu i un awyren. Yn wir, geometreg tri dimensiwn benodol y dellt iâ troelli sy'n allweddol i'w allu anarferol i greu strwythurau bach sy'n dynwaredmagnetigmonopolau.
Mewn astudiaeth newydd a gyhoeddwyd heddiw yn Nature Communications, mae tîm dan arweiniad gwyddonwyr ym Mhrifysgol Caerdydd wedi creu'r replica 3D cyntaf erioed o ddeunydd iâ troelli gan ddefnyddio math soffistigedig o argraffu a phrosesu 3D.
Dywed y tîm fod y dechnoleg argraffu 3D wedi caniatáu iddynt deilwra geometreg y rhew troelli artiffisial, sy'n golygu y gallant reoli'r ffordd y mae'r monopolau magnetig yn cael eu ffurfio a'u symud o gwmpas yn y systemau.
Gallai gallu trin y magnetau monopole bach mewn 3D agor llu o gymwysiadau a ddywedant, o well storio cyfrifiaduron i greu rhwydweithiau cyfrifiadurol 3D sy'n dynwared strwythur niwral yr ymennydd dynol.
“Am dros 10 mlynedd mae gwyddonwyr wedi bod yn creu ac yn astudio iâ troelli artiffisial mewn dau ddimensiwn. Trwy ymestyn systemau o’r fath i dri dimensiwn rydym yn ennill cynrychiolaeth lawer mwy cywir o ffiseg monopole iâ troelli ac yn gallu astudio effaith arwynebau, ”meddai’r prif awdur Dr. Sam Ladak o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd.
“Dyma’r tro cyntaf i unrhyw un allu creu replica 3D union o rew troelli, trwy ddyluniad, ar y nanoscale.”
Crëwyd y rhew troelli artiffisial gan ddefnyddio technegau nanofabrication 3D o'r radd flaenaf lle cafodd nanowires bach eu pentyrru yn bedair haen mewn strwythur dellt, a oedd ei hun yn mesur llai na lled gwallt dynol yn gyffredinol.
Yna defnyddiwyd math arbennig o ficrosgopeg o'r enw microsgopeg grym magnetig, sy'n sensitif i magnetedd, i ddelweddu'r taliadau magnetig sy'n bresennol ar y ddyfais, gan ganiatáu i'r tîm olrhain symudiad y magnetau un polyn ar draws y strwythur 3D.
“Mae ein gwaith yn bwysig gan ei fod yn dangos y gellir defnyddio technolegau argraffu 3D nanoscale i ddynwared deunyddiau sydd fel arfer yn cael eu syntheseiddio trwy gemeg,” parhaodd Dr. Ladak.
“Yn y pen draw, gallai’r gwaith hwn ddarparu modd i gynhyrchu metamaterials magnetig newydd, lle mae’r priodweddau materol yn cael eu tiwnio trwy reoli geometreg 3D dellt artiffisial.
“Mae dyfeisiau storio magnetig, fel gyriant disg caled neu ddyfeisiau cof mynediad ar hap magnetig, yn faes arall y gallai’r datblygiad arloesol hwn effeithio’n aruthrol arno. Gan fod dyfeisiau cyfredol yn defnyddio dau yn unig o'r tri dimensiwn sydd ar gael, mae hyn yn cyfyngu ar faint o wybodaeth y gellir ei storio. Gan y gellir symud y monopolau o amgylch y dellt 3D gan ddefnyddio maes magnetig efallai y bydd yn bosibl creu gwir ddyfais storio 3D yn seiliedig ar wefr magnetig. ”
Amser Post: Mai-28-2021