Wissenschaftler haben einen Schritt in Richtung der Schaffung mächtiger Geräte gegangen, die sich nutzenmagnetisch Laden Sie die erste dreidimensionale Replik eines Materials, das als Spin-Ice bekannt ist.
Spineismaterialien sind äußerst ungewöhnlich, da sie sogenannte Defekte besitzen, die sich als einzelner Polmagneten verhalten.
Diese Einzelpol -Magnete, auch als magnetische Monopole bekannt, existieren in der Natur nicht; Wenn jedes magnetische Material in zwei geschnitten wird, wird immer ein neuer Magnet mit Nord- und Südpol erzeugt.
Seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler weit und breit nach Beweisen für natürlich vorkommendemagnetisch Monopole in der Hoffnung, die grundlegenden Kräfte der Natur endlich in eine sogenannte Theorie von allem zu gruppieren und die gesamte Physik unter ein Dach zu bringen.
In den letzten Jahren haben Physiker jedoch durch die Schaffung von zweidimensionalen Spin-Ice-Materialien künstliche Versionen einer magnetischen Monopol hergestellt.
Bisher haben diese Strukturen eine magnetische Monopol erfolgreich nachgewiesen, aber es ist unmöglich, die gleiche Physik zu erhalten, wenn das Material auf eine einzelne Ebene beschränkt ist. In der Tat ist es die spezifische dreidimensionale Geometrie des Spin-IcemagnetischMonopole.
In einer neuen Studie, die heute in Nature Communications veröffentlicht wurde, hat ein von Wissenschaftlern an der Cardiff University angeführter Team die erste 3D-Replik eines Spin-Ice-Materials mit einer ausgefeilten Art von 3D-Druck und -verarbeitung erstellt.
Das Team sagt, dass die 3D-Drucktechnologie es ihnen ermöglicht hat, die Geometrie des künstlichen Spin-Is zu ma Die Art und Weise an die Art und Weise steuern, wie die magnetischen Monopole gebildet und in den Systemen herum bewegt werden.
Wenn Sie in der Lage sind, die Mini -Monopolmagnete in 3D zu manipulieren, kann sie eine ganze Reihe von Anwendungen eröffnen, von denen sie sagen, dass sie vom verbesserten Computerspeicher bis zur Erstellung von 3D -Computernetzwerken, die die neuronale Struktur des menschlichen Gehirns nachahmen, nachahmen.
„Seit über 10 Jahren kreieren und studieren Wissenschaftler künstliches Spin-Ice in zwei Dimensionen. Durch die Erweiterung solcher Systeme auf Dreidimensionen gewinnen wir eine viel genauere Darstellung der Spin-Ice-Monopolphysik und können die Auswirkungen von Oberflächen untersuchen “, sagte der leitende Autor Dr. Sam Ladak von der School of Physics and Astronomy der Cardiff University.
"Dies ist das erste Mal, dass irgendjemand in der Lage war, eine genaue 3D-Replik eines Spin-Is-Entwurfs auf der Nanoskala zu erstellen."
Das künstliche Spin-Ice wurde unter Verwendung hochmoderner 3D-Nanofabrizierungstechniken erstellt, bei denen winzige Nanodrähte in vier Schichten in einer Gitterstruktur gestapelt wurden, die selbst insgesamt weniger als die Breite eines menschlichen Haares maß.
Eine spezielle Art von Mikroskopie, die als Magnetkraft-Mikroskopie bekannt ist, die gegenüber Magnetismus empfindlich ist, wurde dann verwendet, um die auf dem Gerät vorhandenen Magnetladungen zu visualisieren, sodass das Team die Bewegung der einzelpoligen Magneten über die 3D-Struktur verfolgt.
„Unsere Arbeit ist wichtig, da sie zeigt, dass nanoskale 3D -Drucktechnologien verwendet werden können, um Materialien nachzuahmen, die normalerweise über Chemie synthetisiert werden“, fuhr Dr. Ladak fort.
„Letztendlich könnte diese Arbeit ein Mittel bieten, um neuartige magnetische Metamaterialien zu produzieren, bei denen die Materialeigenschaften durch Kontrolle der 3D -Geometrie eines künstlichen Gitters eingestellt werden.
„Magnetische Speichergeräte wie ein Festplattenantrieb oder magnetische Zufallszugriffsgedächtnisgeräte sind ein weiterer Bereich, der durch diesen Durchbruch massiv beeinflusst werden kann. Da aktuelle Geräte nur zwei der drei verfügbaren Dimensionen verwenden, begrenzt dies die Anzahl der Informationen, die gespeichert werden können. Da die Monopole mit einem Magnetfeld um das 3D -Gitter bewegt werden können, kann es möglich sein, ein echtes 3D -Speichergerät basierend auf magnetischer Ladung zu erstellen. “
Postzeit: Mai-28-2021