Gli scienziati hanno fatto un passo verso la creazione di potenti dispositivi che sfruttanomagnetico Carica creando la prima replica tridimensionale di un materiale noto come ice spin.
I materiali di ghiaccio di spin sono estremamente insoliti in quanto possiedono i cosiddetti difetti che si comportano come il singolo polo di un magnete.
Questi magneti singoli, noti anche come monopoli magnetici, non esistono in natura; Quando ogni materiale magnetico viene tagliato in due, creerà sempre un nuovo magnete con un polo nord e sud.
Per decenni gli scienziati hanno cercato in lungo e in largo l'evidenza di naturalemagnetico Monopoli nella speranza di raggruppare finalmente le forze fondamentali della natura in una cosiddetta teoria di tutto, mettendo tutta la fisica sotto lo stesso tetto.
Tuttavia, negli ultimi anni i fisici sono riusciti a produrre versioni artificiali di un monopolo magnetico attraverso la creazione di materiali di spin-ice bidimensionale.
Ad oggi queste strutture hanno dimostrato con successo un monopolo magnetico, ma è impossibile ottenere la stessa fisica quando il materiale è limitato a un singolo piano. In effetti, è la geometria tridimensionale specifica del reticolo di spin-ice che è la chiave per la sua insolita capacità di creare piccole strutture che imitanomagneticomonopoli.
In un nuovo studio pubblicato oggi in Nature Communications, un team guidato dagli scienziati della Cardiff University ha creato la prima replica 3D di un materiale di spin-ice usando un tipo sofisticato di stampa ed elaborazione 3D.
Il team afferma che la tecnologia di stampa 3D ha permesso loro di personalizzare la geometria dello spin-ice artificiale, il che significa che possono controllare il modo in cui i monopoli magnetici si formano e si muovono nei sistemi.
Essere in grado di manipolare i mini magneti monopoli in 3D potrebbe aprire tutta una serie di applicazioni che dicono, dalla maggiore memoria di computer alla creazione di reti di calcolo 3D che imitano la struttura neurale del cervello umano.
“Da oltre 10 anni gli scienziati hanno creato e studiato spin-ice artificiale in due dimensioni. Estendendo tali sistemi a tre dimensioni otteniamo una rappresentazione molto più accurata della fisica monopolo del ghiaccio spin e siamo in grado di studiare l'impatto delle superfici ", ha affermato l'autore principale Dr. Sam Ladak della School of Physics and Astronomy della Cardiff University.
"Questa è la prima volta che chiunque è stato in grado di creare una replica 3D esatta di un ICE di spin, di progettazione, sulla nanoscala."
Lo spin-ice artificiale è stato creato utilizzando tecniche di nanofabrificazione 3D all'avanguardia in cui i piccoli nanofili sono stati impilati in quattro strati in una struttura reticolare, che a sua volta misurava meno della larghezza di un capelli umana in generale.
Un tipo speciale di microscopia nota come microscopia a forza magnetica, che è sensibile al magnetismo, è stato quindi utilizzato per visualizzare le cariche magnetiche presenti sul dispositivo, consentendo al team di tracciare il movimento dei magneti a singolo poli attraverso la struttura 3D.
"Il nostro lavoro è importante poiché mostra che le tecnologie di stampa 3D nanoscale possono essere utilizzate per imitare materiali che di solito sono sintetizzati tramite chimica", ha continuato il Dr. Ladak.
“In definitiva, questo lavoro potrebbe fornire un mezzo per produrre nuovi metamateriali magnetici, in cui le proprietà del materiale sono sintonizzate controllando la geometria 3D di un reticolo artificiale.
“I dispositivi di archiviazione magnetica, come un'unità disco rigido o dispositivi di memoria di accesso casuale magnetico, sono un'altra area che potrebbe essere influenzata in modo massiccio da questa svolta. Poiché i dispositivi attuali utilizzano solo due delle tre dimensioni disponibili, ciò limita la quantità di informazioni che possono essere archiviate. Poiché i monopoli possono essere spostati attorno al reticolo 3D usando un campo magnetico, potrebbe essere possibile creare un vero dispositivo di archiviazione 3D basato sulla carica magnetica. "
Tempo post: maggio-28-2021