Les scientifiques ont fait un pas vers la création d'appareils puissants qui exploitentmagnétique Charge en créant la toute première réplique en trois dimensions d'un matériau connu sous le nom de glace spin.
Les matériaux de glace à spin sont extrêmement inhabituels car ils possèdent des soi-disant défauts qui se comportent comme le seul poteau d'un aimant.
Ces aimants à pôle, également appelés monopoles magnétiques, n'existent pas dans la nature; Lorsque chaque matériau magnétique est coupé en deux, il créera toujours un nouvel aimant avec un pôle Nord et Sud.
Depuis des décennies, les scientifiques se tournent de loin pour des preuves de nature naturellemagnétique Les monopoles dans l'espoir de regrouper enfin les forces fondamentales de la nature en une soi-disant théorie de tout, mettant toute la physique sous un même toit.
Cependant, ces dernières années, les physiciens ont réussi à produire des versions artificielles d'un monopole magnétique à travers la création de matériaux spin-glace bidimensionnels.
À ce jour, ces structures ont réussi à démontrer un monopole magnétique, mais il est impossible d'obtenir la même physique lorsque le matériau est confiné à un seul plan. En effet, c'est la géométrie tridimensionnelle spécifique du réseau spin-glace qui est la clé de sa capacité inhabituelle à créer de minuscules structures qui imitentmagnétiquemonopoles.
Dans une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans Nature Communications, une équipe dirigée par des scientifiques de l'Université Cardiff a créé la toute première réplique 3D d'un matériel spin-glace en utilisant un type sophistiqué d'impression et de traitement 3D.
L'équipe dit que la technologie d'impression 3D leur a permis d'adapter la géométrie de la glace artificielle, ce qui signifie qu'ils peuvent contrôler la façon dont les monopoles magnétiques sont formés et déplacés dans les systèmes.
Être capable de manipuler les mini aimants monopolaires en 3D pourrait ouvrir une multitude d'applications qu'ils disent, du stockage informatique amélioré à la création de réseaux informatiques 3D qui imitent la structure neuronale du cerveau humain.
«Depuis plus de 10 ans, les scientifiques créent et étudient la glace artificielle en deux dimensions. En étendant ces systèmes à trois dimensions, nous obtenons une représentation beaucoup plus précise de la physique des monopoles de la glace spin-glace et sommes en mesure d'étudier l'impact des surfaces », a déclaré l'auteur principal, le Dr Sam Ladak de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Cardiff.
«C'est la première fois que quiconque est en mesure de créer une réplique 3D exacte d'une glace spin-glace, par conception, à l'échelle nanométrique.»
La glace artificielle a été créée en utilisant des techniques de nanofabrication 3D à la pointe de la technologie dans lesquelles de minuscules nanofils ont été empilés en quatre couches dans une structure de réseau, qui a elle-même mesuré moins que la largeur des cheveux humains dans l'ensemble.
Un type spécial de microscopie connue sous le nom de microscopie à force magnétique, qui est sensible au magnétisme, a ensuite été utilisé pour visualiser les charges magnétiques présentes sur l'appareil, permettant à l'équipe de suivre le mouvement des aimants monomores à travers la structure 3D.
«Notre travail est important car il montre que les technologies d'impression 3D à l'échelle nanométrique peuvent être utilisées pour imiter les matériaux qui sont généralement synthétisés via la chimie», a poursuivi le Dr Ladak.
«En fin de compte, ce travail pourrait fournir un moyen de produire de nouvelles métamatériaux magnétiques, où les propriétés des matériaux sont réglées en contrôlant la géométrie 3D d'un réseau artificiel.
«Les dispositifs de stockage magnétiques, tels qu'un lecteur de disque dur ou des dispositifs de mémoire à accès aléatoire magnétique, sont un autre domaine qui pourrait être massivement affecté par cette percée. Comme les appareils actuels n'utilisent que deux des trois dimensions disponibles, cela limite la quantité d'informations qui peuvent être stockées. Étant donné que les monopoles peuvent être déplacés autour du réseau 3D à l'aide d'un champ magnétique, il peut être possible de créer un véritable dispositif de stockage 3D basé sur la charge magnétique. »
Heure du poste: mai 28-2021