과학자들은 다음을 활용하는 강력한 장치를 만드는 방향으로 한 걸음 나아갔습니다.자기 스핀 아이스(spin-ice)라고 알려진 물질의 최초의 3차원 복제물을 만들어 충전합니다.
스핀 아이스 물질은 자석의 단일 극처럼 행동하는 소위 결함을 갖고 있기 때문에 매우 특이합니다.
자기 단극이라고도 알려진 이러한 단극 자석은 자연에는 존재하지 않습니다.모든 자성 물질을 두 개로 자르면 항상 북극과 남극이 있는 새로운 자석이 생성됩니다.
수십 년 동안 과학자들은 자연 발생의 증거를 광범위하게 조사해 왔습니다.자기 마침내 자연의 근본적인 힘을 소위 만물 이론으로 그룹화하여 모든 물리학을 한 지붕 아래에 두기를 희망하는 독점체입니다.
그러나 최근 몇 년 동안 물리학자들은 2차원 스핀-얼음 물질의 생성을 통해 인공적인 자기 단극을 생산하는 데 성공했습니다.
현재까지 이러한 구조는 자기 단극을 성공적으로 입증했지만 재료가 단일 평면에 국한된 경우 동일한 물리학을 얻는 것은 불가능합니다.실제로, 스핀-얼음 격자의 특정한 3차원 기하학은 다음과 같은 작은 구조를 생성하는 특이한 능력의 핵심입니다.자기모노폴.
오늘 Nature Communications에 발표된 새로운 연구에서 카디프 대학의 과학자들이 이끄는 팀은 정교한 유형의 3D 프린팅 및 처리를 사용하여 최초의 스핀 아이스 물질의 3D 복제품을 만들었습니다.
팀은 3D 프린팅 기술을 통해 인공 스핀 얼음의 기하학적 구조를 조정할 수 있었으며 이는 시스템 내에서 자기 단극이 형성되고 이동하는 방식을 제어할 수 있음을 의미합니다.
3D로 미니 모노폴 자석을 조작할 수 있으면 향상된 컴퓨터 스토리지부터 인간 두뇌의 신경 구조를 모방하는 3D 컴퓨팅 네트워크 생성에 이르기까지 다양한 응용 프로그램이 열릴 수 있습니다.
“10년 넘게 과학자들은 2차원에서 인공 스핀얼음을 만들고 연구해 왔습니다.이러한 시스템을 3차원으로 확장함으로써 우리는 스핀-얼음 단극 물리학을 훨씬 더 정확하게 표현하고 표면의 영향을 연구할 수 있게 되었습니다.”라고 카디프 대학교 물리학 및 천문학부의 수석 저자인 Sam Ladak 박사가 말했습니다.
“설계상 나노 규모로 방사 얼음의 정확한 3D 복제물을 만들 수 있었던 것은 이번이 처음입니다.”
인공 스핀 아이스는 작은 나노와이어가 격자 구조의 4개 층으로 쌓인 최첨단 3D 나노제조 기술을 사용하여 만들어졌으며, 전체 크기는 사람 머리카락 굵기보다 작습니다.
그런 다음 자성에 민감한 자기력 현미경으로 알려진 특별한 유형의 현미경을 사용하여 장치에 존재하는 자기 전하를 시각화하여 팀이 3D 구조에서 단극 자석의 움직임을 추적할 수 있게 했습니다.
Ladak 박사는 “나노스케일 3D 프린팅 기술이 일반적으로 화학을 통해 합성되는 물질을 모방하는 데 사용될 수 있다는 점을 보여주기 때문에 우리 연구는 중요합니다.”라고 말했습니다.
“궁극적으로 이 연구는 인공 격자의 3D 형상을 제어하여 재료 특성을 조정하는 새로운 자기 메타물질을 생산하는 수단을 제공할 수 있습니다.
“하드 디스크 드라이브나 자기 랜덤 액세스 메모리 장치와 같은 자기 저장 장치는 이 혁신으로 큰 영향을 받을 수 있는 또 다른 영역입니다.현재 장치는 사용 가능한 세 가지 차원 중 두 가지만 사용하므로 저장할 수 있는 정보의 양이 제한됩니다.자기장을 사용하여 단극이 3D 격자 주위로 이동할 수 있으므로 자기 전하를 기반으로 하는 진정한 3D 저장 장치를 만드는 것이 가능할 수 있습니다.”
게시 시간: 2021년 5월 28일