Mokslininkai žengė žingsnį link galingų prietaisų kūrimomagnetinis įkrauti sukurdami pirmąją trimatę medžiagos, žinomos kaip besisukantis ledas, kopiją.
Besisukančios ledo medžiagos yra nepaprastai neįprastos, nes turi vadinamųjų defektų, kurie elgiasi kaip vienas magneto polius.
Šių vieno poliaus magnetų, dar žinomų kaip magnetiniai monopoliai, gamtoje nėra;kai kiekviena magnetinė medžiaga yra padalinta į dvi dalis, ji visada sukurs naują magnetą su šiauriniu ir pietu poliais.
Dešimtmečius mokslininkai toli ir plačiai ieškojo natūralios kilmės įrodymųmagnetinis monopolius, tikėdamasis pagaliau sugrupuoti pagrindines gamtos jėgas į vadinamąją visko teoriją, sudėjus visą fiziką po vienu stogu.
Tačiau pastaraisiais metais fizikai sugebėjo sukurti dirbtines magnetinio monopolio versijas, sukurdami dvimates besisukančių ledo medžiagas.
Iki šiol šios struktūros sėkmingai demonstravo magnetinį monopolį, tačiau neįmanoma gauti tos pačios fizikos, kai medžiaga yra apribota vienoje plokštumoje.Iš tiesų, specifinė trimatė besisukančios ledo gardelės geometrija yra raktas į neįprastą jos gebėjimą sukurti mažas struktūras, kurios imituojamagnetinismonopoliai.
Šiandien „Nature Communications“ paskelbtame naujame tyrime Kardifo universiteto mokslininkų vadovaujama komanda sukūrė pirmąją 3D besisukančios medžiagos kopiją, naudodama sudėtingą 3D spausdinimo ir apdorojimo tipą.
Komanda teigia, kad 3D spausdinimo technologija leido jiems pritaikyti dirbtinio sukimosi ledo geometriją, o tai reiškia, kad jie gali valdyti magnetinių monopolių formavimąsi ir judėjimą sistemose.
Galimybė manipuliuoti mini monopoliais magnetais 3D formatu gali atverti daugybę programų, pasak jų, nuo patobulintos kompiuterio saugyklos iki 3D kompiuterinių tinklų, imituojančių žmogaus smegenų nervinę struktūrą, sukūrimo.
„Daugiau nei 10 metų mokslininkai kūrė ir tiria dirbtinį dvimatį ledą.Išplėtę tokias sistemas iki trijų matmenų, gauname daug tikslesnį besisukančio ledo monopolio fizikos vaizdą ir galime ištirti paviršių poveikį“, – sakė pagrindinis autorius dr. Samas Ladakas iš Kardifo universiteto Fizikos ir astronomijos mokyklos.
„Tai pirmas kartas, kai kas nors sugebėjo sukurti tikslią 3D besisukančio ledo kopiją nanoskalėje.
Dirbtinis besisukantis ledas buvo sukurtas naudojant pažangiausias 3D nanogamybos technologijas, kai mažyčiai nanolaideliai buvo sukrauti į keturis sluoksnius gardelės struktūroje, kuri pati buvo mažesnė nei bendras žmogaus plauko plotis.
Tada buvo naudojamas specialus mikroskopijos tipas, žinomas kaip magnetinės jėgos mikroskopija, kuri yra jautri magnetizmui, kad būtų galima vizualizuoti įrenginyje esančius magnetinius krūvius, leidžiančius komandai stebėti vieno poliaus magnetų judėjimą 3D struktūroje.
„Mūsų darbas svarbus, nes parodo, kad nanomastelio 3D spausdinimo technologijos gali būti naudojamos imituojant medžiagas, kurios paprastai sintezuojamos chemijos būdu“, – tęsė dr. Ladakas.
„Galų gale šis darbas galėtų suteikti galimybę gaminti naujas magnetines metamedžiagas, kurių medžiagų savybės sureguliuojamos kontroliuojant dirbtinės grotelės 3D geometriją.
„Magnetinės atminties įrenginiai, tokie kaip standusis diskas arba magnetinės laisvosios kreipties atminties įrenginiai, yra dar viena sritis, kurią šis proveržis gali smarkiai paveikti.Kadangi dabartiniai įrenginiai naudoja tik du iš trijų galimų matmenų, tai riboja saugomos informacijos kiekį.Kadangi monopolius galima perkelti aplink 3D gardelę naudojant magnetinį lauką, gali būti įmanoma sukurti tikrą 3D saugojimo įrenginį, pagrįstą magnetiniu krūviu.
Paskelbimo laikas: 2021-05-28