Znanstvenici su napravili korak prema stvaranju moćnih uređaja koji upregnumagnetski naplatiti stvaranjem prve ikada trodimenzionalne replike materijala poznatog kao spin-ice.
Spin ledeni materijali iznimno su neobični jer posjeduju takozvane defekte koji se ponašaju kao jednopolni magnet.
Ovi jednopolni magneti, također poznati kao magnetski monopoli, ne postoje u prirodi;kada se svaki magnetski materijal prereže na dva dijela, uvijek će se stvoriti novi magnet sa sjevernim i južnim polom.
Desetljećima su znanstvenici nadaleko tražili dokaze o prirodnoj pojavimagnetski monopola u nadi da će konačno grupirati temeljne sile prirode u takozvanu teoriju svega, stavljajući cijelu fiziku pod jedan krov.
Međutim, posljednjih godina fizičari su uspjeli proizvesti umjetne verzije magnetskog monopola stvaranjem dvodimenzionalnih spin-led materijala.
Do danas su ove strukture uspješno pokazale magnetski monopol, ali nemoguće je dobiti istu fiziku kada je materijal ograničen na jednu ravninu.Doista, specifična trodimenzionalna geometrija spin-led rešetke ključna je za njezinu neobičnu sposobnost stvaranja sićušnih struktura koje oponašajumagnetskimonopola.
U novoj studiji objavljenoj danas u časopisu Nature Communications, tim predvođen znanstvenicima sa Sveučilišta u Cardiffu stvorio je prvu 3D repliku spin-ice materijala koristeći sofisticiranu vrstu 3D ispisa i obrade.
Tim kaže da im je tehnologija 3D ispisa omogućila da skroje geometriju umjetnog spin-leda, što znači da mogu kontrolirati način na koji se magnetski monopoli formiraju i pomiču u sustavima.
Mogućnost manipuliranja mini monopolnim magnetima u 3D mogla bi otvoriti cijeli niz aplikacija, kažu oni, od poboljšane računalne pohrane do stvaranja 3D računalnih mreža koje oponašaju neuronsku strukturu ljudskog mozga.
“Više od 10 godina znanstvenici stvaraju i proučavaju umjetni spin-led u dvije dimenzije.Proširenjem takvih sustava na tri dimenzije dobivamo mnogo točniji prikaz fizike spin-led monopola i sposobni smo proučavati utjecaj površina,” rekao je glavni autor dr. Sam Ladak sa Fakulteta fizike i astronomije Sveučilišta u Cardiffu.
"Ovo je prvi put da je itko uspio stvoriti točnu 3D repliku spin-leda, prema dizajnu, na nanoskali."
Umjetni spin-led stvoren je korištenjem najsuvremenijih tehnika 3D nanofabrikacije u kojima su sićušne nanožice složene u četiri sloja u rešetkastu strukturu, koja je sama po sebi manja od ukupne širine ljudske vlasi.
Posebna vrsta mikroskopije poznata kao mikroskopija magnetske sile, koja je osjetljiva na magnetizam, zatim je korištena za vizualizaciju magnetskih naboja prisutnih na uređaju, omogućujući timu da prati kretanje jednopolnih magneta preko 3D strukture.
“Naš je rad važan jer pokazuje da se tehnologije 3D ispisa u nanorazmjerima mogu koristiti za oponašanje materijala koji se obično sintetiziraju kemijom,” nastavio je dr. Ladak.
“U konačnici, ovaj bi rad mogao pružiti sredstva za proizvodnju novih magnetskih metamaterijala, gdje se svojstva materijala podešavaju kontrolom 3D geometrije umjetne rešetke.
„Magnetski uređaji za pohranu, kao što je tvrdi disk ili magnetska memorija s izravnim pristupom, još su jedno područje na koje bi ovo otkriće moglo snažno utjecati.Budući da trenutačni uređaji koriste samo dvije od tri dostupne dimenzije, to ograničava količinu informacija koje se mogu pohraniti.Budući da se monopoli mogu pomicati oko 3D rešetke pomoću magnetskog polja, moglo bi biti moguće stvoriti pravi 3D uređaj za pohranu temeljen na magnetskom naboju.”
Vrijeme objave: 28. svibnja 2021