Los científicos han dado un paso hacia la creación de dispositivos potentes que aprovechanmagnético carga mediante la creación de la primera réplica tridimensional de un material conocido como hielo de espín.
Los materiales de hielo de espín son extremadamente inusuales ya que poseen los llamados defectos que se comportan como el polo único de un imán.
Estos imanes unipolares, también conocidos como monopolos magnéticos, no existen en la naturaleza; cuando cada material magnético se corta en dos, siempre se creará un nuevo imán con un polo norte y un polo sur.
Durante décadas, los científicos han buscado por todas partes evidencia de que la contaminación ocurre de forma natural.magnético monopolos con la esperanza de agrupar finalmente las fuerzas fundamentales de la naturaleza en una llamada teoría del todo, poniendo toda la física bajo un mismo techo.
Sin embargo, en los últimos años los físicos han logrado producir versiones artificiales de un monopolo magnético mediante la creación de materiales de hielo de espín bidimensionales.
Hasta la fecha, estas estructuras han demostrado con éxito la existencia de un monopolo magnético, pero es imposible obtener la misma física cuando el material está confinado en un solo plano. De hecho, la geometría tridimensional específica de la red de espín-hielo es clave para su inusual capacidad de crear diminutas estructuras que imitan...magnéticomonopolos.
En un nuevo estudio publicado hoy en Nature Communications, un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Cardiff ha creado la primera réplica 3D de un material de hielo de espín utilizando un sofisticado tipo de impresión y procesamiento 3D.
El equipo dice que la tecnología de impresión 3D les ha permitido adaptar la geometría del hielo de espín artificial, lo que significa que pueden controlar la forma en que se forman los monopolos magnéticos y se mueven en los sistemas.
Según dicen, poder manipular los mini imanes monopolares en 3D podría abrir un abanico de aplicaciones, desde un mejor almacenamiento informático hasta la creación de redes informáticas 3D que imiten la estructura neuronal del cerebro humano.
Durante más de 10 años, los científicos han creado y estudiado hielo de espín artificial en dos dimensiones. Al extender estos sistemas a tres dimensiones, obtenemos una representación mucho más precisa de la física de monopolos de hielo de espín y podemos estudiar el impacto de las superficies, afirmó el autor principal, el Dr. Sam Ladak, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff.
“Esta es la primera vez que alguien ha sido capaz de crear una réplica tridimensional exacta de un hielo de espín, por diseño, a escala nanométrica”.
El hielo artificial fue creado utilizando técnicas de nanofabricación 3D de última generación en las cuales pequeños nanocables fueron apilados en cuatro capas en una estructura reticular, que medía menos que el ancho de un cabello humano.
Luego se utilizó un tipo especial de microscopía, conocida como microscopía de fuerza magnética, que es sensible al magnetismo, para visualizar las cargas magnéticas presentes en el dispositivo, lo que permitió al equipo rastrear el movimiento de los imanes unipolares a través de la estructura 3D.
“Nuestro trabajo es importante porque demuestra que las tecnologías de impresión 3D a nanoescala pueden utilizarse para imitar materiales que normalmente se sintetizan mediante química”, continuó el Dr. Ladak.
“En última instancia, este trabajo podría proporcionar un medio para producir nuevos metamateriales magnéticos, donde las propiedades del material se ajustan controlando la geometría 3D de una red artificial.
Los dispositivos de almacenamiento magnético, como los discos duros o las memorias magnéticas de acceso aleatorio (RAM), son otra área que podría verse enormemente impactada por este avance. Dado que los dispositivos actuales solo utilizan dos de las tres dimensiones disponibles, la cantidad de información que se puede almacenar es limitada. Dado que los monopolos pueden moverse por la red 3D mediante un campo magnético, podría ser posible crear un verdadero dispositivo de almacenamiento 3D basado en la carga magnética.
Hora de publicación: 28 de mayo de 2021