과학자들은 강력한 장치를 만드는 데 한 걸음 더 나아갔습니다.자기 스핀 아이스라고 알려진 물질의 최초의 3차원 복제품을 만들어서 전하를 얻었습니다.
스핀 아이스 소재는 자석의 단일 극처럼 동작하는 소위 결함을 가지고 있기 때문에 매우 특이합니다.
이러한 단일극 자석은 자기 단극이라고도 하며 자연에는 존재하지 않습니다. 모든 자성체를 두 개로 자르면 항상 북극과 남극을 가진 새로운 자석이 생성됩니다.
수십 년 동안 과학자들은 자연적으로 발생하는 증거를 찾기 위해 멀리서 찾아왔습니다.자기 자연의 근본적인 힘을 소위 '모든 것의 이론'으로 그룹화하고 물리학 전체를 한 지붕 아래 모으려는 희망 속에서 단극자가 등장했습니다.
그러나 최근 몇 년 동안 물리학자들은 2차원 스핀-얼음 물질을 만들어 자기 단극체의 인공적 버전을 만들어내는 데 성공했습니다.
현재까지 이러한 구조는 자기 단극을 성공적으로 입증했지만, 물질이 단일 평면에 국한되어 있을 때는 동일한 물리 현상을 얻는 것이 불가능합니다. 실제로, 스핀-얼음 격자의 고유한 3차원 구조가 미세한 구조를 만들어내는 이례적인 능력의 핵심입니다.자기단극자.
오늘 Nature Communications에 발표된 새로운 연구에 따르면, 카디프 대학의 과학자들이 이끄는 팀은 정교한 3D 프린팅과 가공 기술을 사용하여 스핀얼음 소재의 최초의 3D 복제품을 만들었습니다.
연구팀은 3D 프린팅 기술을 통해 인공 스핀얼음의 기하학적 형태를 맞춤화할 수 있었으며, 이를 통해 자기 단극자가 시스템 내에서 형성되고 이동하는 방식을 제어할 수 있다고 밝혔습니다.
미니 모노폴 자석을 3D로 조작할 수 있다면 향상된 컴퓨터 저장 장치부터 인간 뇌의 신경 구조를 모방한 3D 컴퓨팅 네트워크 생성까지 다양한 응용 분야가 생겨날 수 있다고 합니다.
"과학자들은 10년 넘게 2차원 인공 스핀얼음을 만들고 연구해 왔습니다. 이러한 시스템을 3차원으로 확장함으로써 스핀얼음 단극자 물리학을 훨씬 더 정확하게 표현하고 표면의 영향을 연구할 수 있게 되었습니다."라고 카디프 대학교 물리천문학부의 주저자 샘 라닥 박사는 말했습니다.
"나노 스케일에서 설계를 통해 스핀 아이스의 정확한 3D 복제품을 만든 것은 이번이 처음입니다."
인공 스핀 아이스는 최첨단 3D 나노 제조 기술을 사용하여 만들어졌는데, 이 기술은 작은 나노와이어를 격자 구조로 4겹으로 쌓아서 만들었는데, 이 구조 자체의 전체 두께는 사람 머리카락 두께보다 작았습니다.
자기력에 민감한 자기력 현미경이라는 특수한 유형의 현미경을 사용하여 장치에 존재하는 자기 전하를 시각화하여 연구팀은 3차원 구조에서 단극 자석의 움직임을 추적할 수 있었습니다.
라다크 박사는 "이번 연구는 나노스케일 3D 프린팅 기술을 이용하면 일반적으로 화학을 통해 합성되는 재료를 모방할 수 있다는 것을 보여주기 때문에 중요합니다."라고 덧붙였습니다.
"궁극적으로 이 연구는 인공 격자의 3차원 기하학을 제어하여 재료 특성을 조정할 수 있는 새로운 자기 메타물질을 생산하는 수단을 제공할 수 있습니다.
하드 디스크 드라이브나 자기 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 자기 저장 장치는 이 획기적인 기술로 인해 엄청난 영향을 받을 수 있는 또 다른 분야입니다. 현재 장치는 사용 가능한 3차원 중 2차원만 사용하기 때문에 저장할 수 있는 정보의 양이 제한됩니다. 단극자는 자기장을 이용하여 3차원 격자 주위로 이동할 수 있으므로, 자기 전하를 기반으로 하는 진정한 3차원 저장 장치를 만드는 것이 가능할 수 있습니다.
게시일: 2021년 5월 28일