Zinātnieki ir spēruši soli, lai radītu jaudīgas ierīces, kuras izmantomagnētisks uzlādēt, izveidojot pirmo trīsdimensiju materiāla kopiju, kas pazīstama kā spin-ledus.
Spin ledus materiāli ir ārkārtīgi neparasti, jo tiem ir tā sauktie defekti, kas darbojas kā magnēta viens pols.
Šie viena pola magnēti, kas pazīstami arī kā magnētiskie monopoli, dabā nepastāv;kad katrs magnētiskais materiāls tiek sagriezts divās daļās, tas vienmēr radīs jaunu magnētu ar ziemeļu un dienvidu polu.
Gadu desmitiem zinātnieki ir tālu un plaši meklējuši pierādījumus par dabā sastopamiemmagnētisks monopolus, cerot beidzot sagrupēt dabas fundamentālos spēkus tā sauktajā teorijā par visu, saliekot visu fiziku zem viena jumta.
Tomēr pēdējos gados fiziķiem ir izdevies radīt mākslīgas magnētiskā monopola versijas, izveidojot divdimensiju spin-ledus materiālus.
Līdz šim šīs struktūras ir veiksmīgi demonstrējušas magnētisko monopolu, taču nav iespējams iegūt tādu pašu fiziku, ja materiāls ir ierobežots vienā plaknē.Patiešām, spin-ledus režģa īpašā trīsdimensiju ģeometrija ir atslēga tās neparastajai spējai radīt sīkas struktūras, kas atdarinamagnētisksmonopoli.
Jaunajā pētījumā, kas šodien publicēts Nature Communications, Kārdifas universitātes zinātnieku vadītā komanda ir izveidojusi pirmo griešanās ledus materiāla 3D kopiju, izmantojot izsmalcinātu 3D drukāšanas un apstrādes veidu.
Komanda saka, ka 3D drukas tehnoloģija ir ļāvusi viņiem pielāgot mākslīgā spin-ledus ģeometriju, kas nozīmē, ka viņi var kontrolēt veidu, kā magnētiskie monopoli tiek veidoti un pārvietoti sistēmās.
Spēja manipulēt ar mini monopola magnētiem 3D formātā varētu atvērt veselu virkni lietojumprogrammu, kā viņi saka, sākot no uzlabotas datora glabāšanas līdz 3D skaitļošanas tīklu izveidei, kas atdarina cilvēka smadzeņu neironu struktūru.
"Vairāk nekā 10 gadus zinātnieki ir radījuši un pētījuši mākslīgo ledu divās dimensijās.Paplašinot šādas sistēmas trīsdimensijās, mēs iegūstam daudz precīzāku spin-ledus monopola fizikas attēlojumu un varam pētīt virsmu ietekmi,” sacīja vadošais autors Dr. Sems Ladaks no Kārdifas Universitātes Fizikas un astronomijas skolas.
"Šī ir pirmā reize, kad kāds ir spējis izveidot precīzu 3D griešanās ledus kopiju pēc dizaina nanomērogā."
Mākslīgais spin-ledus tika izveidots, izmantojot vismodernākās 3D nanoapstrādes metodes, kurās sīki nanovadi tika sakrauti četros slāņos režģa struktūrā, kas pati par sevi bija mazāka par cilvēka mata platumu.
Pēc tam tika izmantots īpašs mikroskopijas veids, kas pazīstams kā magnētiskā spēka mikroskopija, kas ir jutīga pret magnētismu, lai vizualizētu ierīcē esošos magnētiskos lādiņus, ļaujot komandai izsekot viena pola magnētu kustībai pa 3D struktūru.
"Mūsu darbs ir svarīgs, jo tas parāda, ka nanomēroga 3D drukas tehnoloģijas var izmantot, lai atdarinātu materiālus, kas parasti tiek sintezēti, izmantojot ķīmiju," turpināja Dr. Ladaks.
"Galu galā šis darbs varētu nodrošināt līdzekļus jaunu magnētisku metamateriālu ražošanai, kur materiāla īpašības tiek noregulētas, kontrolējot mākslīgā režģa 3D ģeometriju.
"Magnētiskās atmiņas ierīces, piemēram, cietais disks vai magnētiskās brīvpiekļuves atmiņas ierīces, ir vēl viena joma, kuru šis atklājums var būtiski ietekmēt.Tā kā pašreizējās ierīces izmanto tikai divas no trim pieejamajām dimensijām, tas ierobežo glabājamās informācijas apjomu.Tā kā monopolus var pārvietot ap 3D režģi, izmantojot magnētisko lauku, var būt iespējams izveidot patiesu 3D atmiņas ierīci, kuras pamatā ir magnētiskais lādiņš.
Izsūtīšanas laiks: 2021. gada 28. maijs