Vísindamenn hafa stigið skref í átt að gerð öflugra tækja sem beislasegulmagnaðir hleðslu með því að búa til fyrstu þrívíddar eftirmynd af efni sem kallast spunaís.
Spunaísefni eru afar óvenjuleg þar sem þau hafa svokallaða galla sem hegða sér eins og einn pól seguls.
Þessir einpóla seglar, einnig þekktir sem segulmagnaðir einpólar, eru ekki til í náttúrunni;þegar hvert segulmagnað efni er skorið í tvennt mun það alltaf búa til nýjan segul með norður- og suðurpól.
Í áratugi hafa vísindamenn leitað vítt og breitt að vísbendingum um náttúrulega tilburðisegulmagnaðir einpóla í þeirri von að flokka loksins grundvallarkrafta náttúrunnar í svokallaða kenningu um allt, setja alla eðlisfræði undir eitt þak.
Hins vegar hefur eðlisfræðingum á undanförnum árum tekist að framleiða gerviútgáfur af segulmagnuðum einpólum með því að búa til tvívíð spunaísefni.
Hingað til hafa þessi mannvirki sýnt með góðum árangri segulmagnaðan einpól, en það er ómögulegt að fá sömu eðlisfræði þegar efnið er bundið við eitt plan.Reyndar er það sérstök þrívídd rúmfræði spunaísgrindarinnar sem er lykillinn að óvenjulegri getu þess til að búa til örsmá mannvirki sem líkja eftirsegulmagnaðireinpólar.
Í nýrri rannsókn sem birt var í dag í Nature Communications, hefur teymi undir forystu vísindamanna við Cardiff háskóla búið til fyrstu þrívíddar eftirlíkingu af spunaís efni með háþróaðri gerð þrívíddarprentunar og -vinnslu.
Teymið segir að þrívíddarprentunartæknin hafi gert þeim kleift að sérsníða rúmfræði gervi snúningsíssins, sem þýðir að þeir geta stjórnað því hvernig segulmagnaðir einpólarnir myndast og hreyfast um í kerfunum.
Að geta stjórnað litlu einpólsseglunum í þrívídd gæti opnað fyrir fjöldann allan af forritum sem þeir segja, allt frá aukinni tölvugeymslu til sköpunar þrívíddar tölvuneta sem líkja eftir taugabyggingu mannsheilans.
„Í meira en 10 ár hafa vísindamenn verið að búa til og rannsaka gervi spunaís í tvívídd.Með því að útvíkka slík kerfi í þrívídd fáum við mun nákvæmari framsetningu á eðlisfræði snúningsíssins og getum rannsakað áhrif yfirborðs,“ sagði aðalhöfundurinn Dr. Sam Ladak frá eðlisfræði- og stjörnufræðideild Cardiff háskólans.
„Þetta er í fyrsta skipti sem einhverjum hefur tekist að búa til nákvæma 3D eftirmynd af snúningsís, að hönnun, á nanóskala.
Gervi snúningsísinn var búinn til með því að nota háþróaða 3D nanóframleiðslutækni þar sem örsmáum nanóvírum var staflað í fjögur lög í grindarbyggingu, sem sjálft mældist minna en mannshársbreidd í heildina.
Sérstök tegund af smásjá sem kallast segulkraftssmásjá, sem er næm fyrir segulmagni, var síðan notuð til að sjá fyrir sér segulhleðslur sem eru til staðar á tækinu, sem gerir liðinu kleift að fylgjast með hreyfingu einpóla seglanna yfir þrívíddarbygginguna.
„Vinnan okkar er mikilvæg þar sem hún sýnir að hægt er að nota þrívíddarprentunartækni á nanóskala til að líkja eftir efnum sem eru venjulega framleidd með efnafræði,“ hélt Dr. Ladak áfram.
„Að lokum gæti þetta verk verið leið til að framleiða ný segulmagnuð metaefni, þar sem efniseiginleikar eru stilltir með því að stjórna þrívíddarrúmfræði gervigrinda.
„Segulmagnaðir geymslutæki, eins og harður diskur eða segulmagnaðir minnistæki með handahófi, er annað svæði sem gæti orðið fyrir gríðarlegum áhrifum af þessari byltingu.Þar sem núverandi tæki nota aðeins tvær af þeim þremur víddum sem til eru, takmarkar þetta magn upplýsinga sem hægt er að geyma.Þar sem hægt er að færa einpólana um 3D grindurnar með segulsviði gæti verið hægt að búa til sannkallað 3D geymslutæki byggt á segulhleðslu.“
Birtingartími: 28. maí 2021