3D磁気ナノ構造のブレークスルーは、現代のコンピューティングを変換する可能性があります

科学者は、活用する強力なデバイスの作成に向けて一歩を踏み出しました磁気 スピンアイスとして知られる素材の最初の3次元レプリカを作成して充電します。

スピンアイス材料は、磁石の単一極として振る舞ういわゆる欠陥を持っているため、非常に珍しいです。

磁気独占としても知られるこれらの単一極の磁石は、自然界には存在しません。すべての磁気材料が2つにカットされると、常に北極と南極を備えた新しい磁石が作成されます。

何十年もの間、科学者は自然に発生した証拠をはるかに見ていました磁気 自然の基本的な力をすべてのいわゆる理論に最終的にグループ化することを期待して、すべての物理学を1つの屋根の下に置くことを期待して、独占。

しかし、近年、物理学者は、2次元のスピンアイス材料の作成を通じて、磁気モノポールの人工バージョンを生産することができました。

これまでに、これらの構造は磁気モノポールを正常に実証していますが、材料が単一の平面に限定されている場合、同じ物理学を取得することは不可能です。確かに、模倣する小さな構造を作成する異常な能力の鍵となるのは、スピンアイス格子の特定の3次元のジオメトリです。磁気モノポール。

本日、Nature Communicationsで発表された新しい研究で、カーディフ大学の科学者が率いるチームが、洗練されたタイプの3D印刷と処理を使用して、スピンアイス素材の最初の3Dレプリカを作成しました。

チームは、3D印刷技術により、人工スピンアイスのジオメトリを調整できるようになったと言います。つまり、磁気モノポールの形成と移動の方法を制御できます。

3Dでミニモノポール磁石を操作できることは、強化されたコンピューターストレージから、人間の脳の神経構造を模倣する3Dコンピューティングネットワークの作成まで、彼らが言う多くのアプリケーションを開くことができます。

「10年以上にわたり、科学者は2つの次元で人工スピンアイスを作成し、研究してきました。このようなシステムを3次元に拡張することにより、スピンアイスモノポール物理学のより正確な表現を獲得し、表面の影響を研究することができます」

「誰もがナノスケールで、デザインでスピンアイスの正確な3Dレプリカを作成できたのはこれが初めてです。」

人工スピンアイスは、小さなナノワイヤが格子構造の4つの層に積み重ねられた最先端の3Dナノファブリケーション技術を使用して作成されました。

磁気に敏感な磁力顕微鏡検査として知られる特別なタイプの顕微鏡検査を使用して、デバイスに存在する磁気電荷を視覚化し、チームが3D構造全体の単極磁石の動きを追跡できるようにしました。

「私たちの作業は、ナノスケール3Dプリントテクノロジーを使用して、通常化学を介して合成される材料を模倣できることを示しているため、重要です」とラダック博士は続けます。

「最終的に、この作業は、人工格子の3Dジオメトリを制御することにより材料特性が調整される新しい磁気メタマテリアルを生成する手段を提供する可能性があります。

「ハードディスクドライブや磁気ランダムアクセスメモリデバイスなどの磁気ストレージデバイスは、このブレークスルーによって大きな影響を受ける可能性のある別の領域です。現在のデバイスは、利用可能な3つの次元のうち2つだけを使用するため、保存できる情報の量が制限されます。モノポールは磁場を使用して3D格子の周りを移動できるため、磁気電荷に基づいて真の3Dストレージデバイスを作成することができるかもしれません。」