3डी चुंबकीय नैनोस्ट्रक्चर में सफलता आधुनिक समय की कंप्यूटिंग को बदल सकती है

वैज्ञानिकों ने उपयोग करने वाले शक्तिशाली उपकरणों के निर्माण की दिशा में एक कदम उठाया हैचुंबकीय स्पिन-बर्फ के रूप में ज्ञात सामग्री की पहली त्रि-आयामी प्रतिकृति बनाकर चार्ज करें।

स्पिन बर्फ सामग्री बेहद असामान्य हैं क्योंकि उनमें तथाकथित दोष होते हैं जो चुंबक के एकल ध्रुव की तरह व्यवहार करते हैं।

ये एकल ध्रुव चुंबक, जिन्हें चुंबकीय मोनोपोल के रूप में भी जाना जाता है, प्रकृति में मौजूद नहीं हैं;जब प्रत्येक चुंबकीय सामग्री को दो भागों में काटा जाता है तो यह हमेशा उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव के साथ एक नया चुंबक बनाएगा।

दशकों से वैज्ञानिक प्राकृतिक रूप से घटित होने वाले साक्ष्यों की दूर-दूर तक तलाश कर रहे हैंचुंबकीय मोनोपोल्स अंततः प्रकृति की मूलभूत शक्तियों को हर चीज के तथाकथित सिद्धांत में समूहित करने, संपूर्ण भौतिकी को एक छत के नीचे रखने की आशा में।

हालाँकि, हाल के वर्षों में भौतिकविदों ने द्वि-आयामी स्पिन-बर्फ सामग्री के निर्माण के माध्यम से चुंबकीय मोनोपोल के कृत्रिम संस्करण तैयार करने में कामयाबी हासिल की है।

आज तक इन संरचनाओं ने एक चुंबकीय मोनोपोल का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है, लेकिन जब सामग्री एक ही विमान तक सीमित हो तो समान भौतिकी प्राप्त करना असंभव है।वास्तव में, यह स्पिन-आइस जाली की विशिष्ट त्रि-आयामी ज्यामिति है जो नकल करने वाली छोटी संरचनाएं बनाने की इसकी असामान्य क्षमता की कुंजी हैचुंबकीयमोनोपोल.

नेचर कम्युनिकेशंस में आज प्रकाशित एक नए अध्ययन में, कार्डिफ़ विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में एक टीम ने परिष्कृत प्रकार की 3डी प्रिंटिंग और प्रसंस्करण का उपयोग करके स्पिन-बर्फ सामग्री की पहली 3डी प्रतिकृति बनाई है।

टीम का कहना है कि 3डी प्रिंटिंग तकनीक ने उन्हें कृत्रिम स्पिन-बर्फ की ज्यामिति को तैयार करने की अनुमति दी है, जिसका अर्थ है कि वे चुंबकीय मोनोपोल के गठन और सिस्टम में चारों ओर घूमने के तरीके को नियंत्रित कर सकते हैं।

3डी में मिनी मोनोपोल मैग्नेट में हेरफेर करने में सक्षम होने से अनुप्रयोगों की एक पूरी श्रृंखला खुल सकती है, जिसमें उन्नत कंप्यूटर स्टोरेज से लेकर 3डी कंप्यूटिंग नेटवर्क का निर्माण शामिल है जो मानव मस्तिष्क की तंत्रिका संरचना की नकल करता है।

“10 वर्षों से अधिक समय से वैज्ञानिक दो आयामों में कृत्रिम स्पिन-बर्फ का निर्माण और अध्ययन कर रहे हैं।ऐसी प्रणालियों को तीन-आयामों तक विस्तारित करके हम स्पिन-बर्फ मोनोपोल भौतिकी का अधिक सटीक प्रतिनिधित्व प्राप्त करते हैं और सतहों के प्रभाव का अध्ययन करने में सक्षम होते हैं, ”कार्डिफ़ यूनिवर्सिटी के स्कूल ऑफ फिजिक्स एंड एस्ट्रोनॉमी के प्रमुख लेखक डॉ. सैम लाडक ने कहा।

"यह पहली बार है कि कोई नैनोस्केल पर डिज़ाइन द्वारा स्पिन-बर्फ की सटीक 3डी प्रतिकृति बनाने में सक्षम हुआ है।"

कृत्रिम स्पिन-बर्फ को अत्याधुनिक 3डी नैनोफैब्रिकेशन तकनीकों का उपयोग करके बनाया गया था जिसमें छोटे नैनोवायरों को एक जाली संरचना में चार परतों में रखा गया था, जिसकी कुल चौड़ाई मानव बाल की चौड़ाई से भी कम थी।

एक विशेष प्रकार की माइक्रोस्कोपी जिसे चुंबकीय बल माइक्रोस्कोपी के रूप में जाना जाता है, जो चुंबकत्व के प्रति संवेदनशील है, का उपयोग तब डिवाइस पर मौजूद चुंबकीय आवेशों को देखने के लिए किया गया था, जिससे टीम को 3 डी संरचना में एकल-ध्रुव चुंबक की गति को ट्रैक करने की अनुमति मिली।

डॉ. लाडक ने आगे कहा, "हमारा काम महत्वपूर्ण है क्योंकि यह दर्शाता है कि नैनोस्केल 3डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियों का उपयोग उन सामग्रियों की नकल करने के लिए किया जा सकता है जिन्हें आमतौर पर रसायन विज्ञान के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है।"

“आखिरकार, यह कार्य उपन्यास चुंबकीय मेटामटेरियल्स का उत्पादन करने का साधन प्रदान कर सकता है, जहां कृत्रिम जाली की 3 डी ज्यामिति को नियंत्रित करके भौतिक गुणों को ट्यून किया जाता है।

“चुंबकीय भंडारण उपकरण, जैसे कि हार्ड डिस्क ड्राइव या चुंबकीय रैंडम एक्सेस मेमोरी डिवाइस, एक अन्य क्षेत्र है जो इस सफलता से बड़े पैमाने पर प्रभावित हो सकता है।चूँकि वर्तमान उपकरण उपलब्ध तीन आयामों में से केवल दो का उपयोग करते हैं, इससे संग्रहीत की जा सकने वाली जानकारी की मात्रा सीमित हो जाती है।चूंकि मोनोपोल को चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके 3डी जाली के चारों ओर ले जाया जा सकता है, इसलिए चुंबकीय चार्ज के आधार पर एक वास्तविक 3डी स्टोरेज डिवाइस बनाना संभव हो सकता है।