Para ilmuwan telah mengambil langkah menuju penciptaan perangkat kuat yang memanfaatkanmagnet Mengisi daya dengan membuat replika tiga dimensi pertama dari suatu bahan yang dikenal sebagai spin-ice.
Bahan es spin sangat tidak biasa karena mereka memiliki apa yang disebut cacat yang berperilaku sebagai kutub tunggal magnet.
Magnet kutub tunggal ini, juga dikenal sebagai monopol magnetik, tidak ada di alam; Ketika setiap bahan magnetik dipotong menjadi dua, itu akan selalu membuat magnet baru dengan kutub utara dan selatan.
Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencari jauh dan luas untuk bukti yang terjadi secara alamimagnet Monopoles dengan harapan akhirnya mengelompokkan kekuatan dasar alam menjadi teori yang disebut segalanya, menempatkan semua fisika di bawah satu atap.
Namun, dalam beberapa tahun terakhir fisikawan telah berhasil menghasilkan versi buatan monopol magnetik melalui penciptaan bahan spin-ice dua dimensi.
Sampai saat ini, struktur -struktur ini telah berhasil menunjukkan monopole magnetik, tetapi tidak mungkin untuk mendapatkan fisika yang sama ketika material terbatas pada satu bidang. Memang, itu adalah geometri tiga dimensi spesifik dari kisi spin-es yang merupakan kunci kemampuannya yang tidak biasa untuk membuat struktur kecil yang menirumagnetmonopole.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan Today in Nature Communications, sebuah tim yang dipimpin oleh para ilmuwan di Universitas Cardiff telah menciptakan replika 3D pertama dari bahan spin-ice menggunakan jenis pencetakan dan pemrosesan 3D yang canggih.
Tim mengatakan teknologi pencetakan 3D telah memungkinkan mereka untuk menyesuaikan geometri es spin buatan, yang berarti mereka dapat mengontrol cara monopol magnetik dibentuk dan dipindahkan dalam sistem.
Mampu memanipulasi magnet monopole mini dalam 3D dapat membuka sejumlah aplikasi yang mereka katakan, dari peningkatan penyimpanan komputer hingga pembuatan jaringan komputasi 3D yang meniru struktur saraf otak manusia.
“Selama lebih dari 10 tahun para ilmuwan telah menciptakan dan mempelajari es spin buatan dalam dua dimensi. Dengan memperluas sistem tersebut ke tiga dimensi, kami mendapatkan representasi fisika monopole spin-ice monopole yang jauh lebih akurat dan dapat mempelajari dampak permukaan, ”kata penulis utama Dr. Sam Ladak dari Fakultas Fisika dan Astronomi Universitas Cardiff.
"Ini adalah pertama kalinya siapa pun dapat membuat replika 3D yang tepat dari spin-ice, dengan desain, pada skala nano."
Ice spin buatan dibuat menggunakan teknik nanofabrikasi 3D canggih di mana kawat nano kecil ditumpuk menjadi empat lapisan dalam struktur kisi, yang dengan sendirinya diukur kurang dari lebar rambut manusia secara keseluruhan.
Jenis mikroskop khusus yang dikenal sebagai mikroskop gaya magnet, yang sensitif terhadap magnet, kemudian digunakan untuk memvisualisasikan muatan magnetik yang ada pada perangkat, memungkinkan tim untuk melacak pergerakan magnet tiang tunggal melintasi struktur 3D.
“Pekerjaan kami penting karena menunjukkan bahwa teknologi pencetakan 3D skala nano dapat digunakan untuk meniru bahan yang biasanya disintesis melalui kimia,” lanjut Dr. Ladak.
“Pada akhirnya, karya ini dapat menyediakan sarana untuk menghasilkan metamaterial magnetik baru, di mana sifat material disetel dengan mengendalikan geometri 3D kisi buatan.
“Perangkat penyimpanan magnetik, seperti hard disk drive atau perangkat memori akses acak magnetik, adalah area lain yang dapat dipengaruhi secara besar -besaran oleh terobosan ini. Karena perangkat saat ini hanya menggunakan dua dari tiga dimensi yang tersedia, ini membatasi jumlah informasi yang dapat disimpan. Karena monopol dapat dipindahkan di sekitar kisi 3D menggunakan medan magnet, dimungkinkan untuk membuat perangkat penyimpanan 3D yang benar berdasarkan muatan magnetik. ”
Waktu posting: Mei-28-2021