دستیابی به موفقیت در نانوساختارهای مغناطیسی سه بعدی می تواند محاسبات مدرن را تغییر دهد

دانشمندان گامی در جهت ایجاد وسایل قدرتمند که مهار شده اند برداشته اندمغناطیسی با ایجاد اولین ماکت سه بعدی از ماده ای که به عنوان یک ICE Spin-ICE معروف است ، شارژ کنید.

مواد یخی چرخش بسیار غیرمعمول هستند زیرا به اصطلاح نقص هایی دارند که به عنوان قطب یک آهنربا رفتار می کنند.

این آهنرباهای تک قطب ، که به عنوان تک قطبی مغناطیسی نیز شناخته می شوند ، در طبیعت وجود ندارند. هنگامی که هر ماده مغناطیسی به دو بریده می شود ، همیشه یک آهنربای جدید با قطب شمال و جنوبی ایجاد می کند.

چندین دهه است که دانشمندان به دنبال شواهد و مدارک وسیع و گسترده ای هستند که به طور طبیعی اتفاق می افتدمغناطیسی انحصارها به امید این که سرانجام نیروهای اساسی طبیعت را در یک تئوری به اصطلاح همه چیز قرار دهند و تمام فیزیک را زیر یک سقف قرار دهند.

با این حال ، در سالهای اخیر فیزیکدانان موفق به تولید نسخه های مصنوعی از یک مونوپل مغناطیسی از طریق ایجاد مواد اسپین-یخ دو بعدی شده اند.

تا به امروز این ساختارها با موفقیت یک تک قطبی مغناطیسی را نشان داده اند ، اما هنگام محدود شدن مواد در یک هواپیمای واحد ، دستیابی به همان فیزیک غیرممکن است. در واقع ، این هندسه سه بعدی خاص از شبکه اسپین-یخ است که برای توانایی غیرمعمول آن در ایجاد سازه های کوچک که تقلید می کنند مهم استمغناطیسیانحصار

در یک مطالعه جدید که امروزه در Nature Communications منتشر شده است ، تیمی به سرپرستی دانشمندان در دانشگاه کاردیف با استفاده از یک نوع پیشرفته از چاپ و پردازش سه بعدی ، اولین ماکت سه بعدی یک ماده اسپین را ایجاد کرده اند.

این تیم می گوید که فناوری چاپ سه بعدی به آنها اجازه داده است تا هندسه اسپین-یخ مصنوعی را تنظیم کنند ، به این معنی که می توانند نحوه شکل گیری و جابجایی تک قطب های مغناطیسی را در سیستم ها کنترل کنند.

قادر به دستکاری آهنرباهای مینی تک قطبی به صورت سه بعدی می تواند تعداد زیادی از برنامه های کاربردی را که می گویند باز کند ، از ذخیره سازی رایانه پیشرفته گرفته تا ایجاد شبکه های محاسباتی سه بعدی که از ساختار عصبی مغز انسان تقلید می کنند.

"بیش از 10 سال است که دانشمندان در دو بعد در حال ایجاد و مطالعه اسپین-یخ مصنوعی هستند. با گسترش چنین سیستم هایی به سه بعد ، ما نمایش بسیار دقیق تری از فیزیک تک قطبی به دست می آوریم و قادر به مطالعه تأثیر سطوح هستیم. "

"این اولین باری است که هر کسی توانسته است با طراحی ، با طراحی ، در نانو ، یک ماکت سه بعدی از یک ICE را ایجاد کند."

اسپین مصنوعی با استفاده از تکنیک های پیشرفته نانو تولید سه بعدی که در آن نانوسیم های ریز در یک ساختار شبکه به چهار لایه جمع شده بودند ، ایجاد شد ، که خود به طور کلی کمتر از عرض مو انسان اندازه گیری می کرد.

از نوع خاصی از میکروسکوپ شناخته شده به عنوان میکروسکوپ نیروی مغناطیسی ، که به مغناطیس حساس است ، سپس برای تجسم بارهای مغناطیسی موجود در دستگاه استفاده شد و به تیم امکان می دهد حرکت آهنرباهای تک قطبی را در ساختار سه بعدی ردیابی کند.

دکتر لاداک ادامه داد: "کار ما مهم است زیرا نشان می دهد که فناوری های چاپ سه بعدی نانو می توانند برای تقلید از موادی که معمولاً از طریق شیمی سنتز می شوند ، استفاده شود."

وی گفت: "در نهایت ، این کار می تواند وسیله ای برای تولید متامال های مغناطیسی جدید باشد ، جایی که با کنترل هندسه سه بعدی یک شبکه مصنوعی ، خصوصیات مواد تنظیم می شوند.

دستگاه های ذخیره سازی مغناطیسی ، مانند یک دیسک سخت یا دستگاه های حافظه دسترسی تصادفی مغناطیسی ، منطقه دیگری است که می تواند با این پیشرفت به طور گسترده ای تحت تأثیر قرار گیرد. از آنجا که دستگاه های فعلی فقط از سه بعد موجود استفاده می کنند ، این میزان اطلاعاتی را که می توان ذخیره کرد محدود می کند. از آنجا که تک قطرها را می توان با استفاده از یک میدان مغناطیسی در اطراف شبکه سه بعدی جابجا کرد ، ممکن است ایجاد یک دستگاه ذخیره سازی سه بعدی واقعی بر اساس بار مغناطیسی امکان پذیر باشد. "