Forskere har tatt et skritt mot å lage kraftige enheter som utnyttermagnetisk Lading ved å opprette den første tredimensjonale kopien noensinne av et materiale kjent som en spin-is.
Spin-ismaterialer er ekstremt uvanlige ettersom de har såkalte defekter som oppfører seg som enkeltpolen til en magnet.
Disse enkeltpolemagnetene, også kjent som magnetiske monopoler, eksisterer ikke i naturen; Når hvert magnetisk materiale kuttes i to, vil det alltid lage en ny magnet med en nord- og sørpol.
I flere tiår har forskere sett langt og bredt etter bevis for naturlig forekommermagnetisk Monopoler i håp om å endelig gruppere de grunnleggende naturkreftene til en såkalt teori om alt, å sette all fysikk under ett tak.
Imidlertid har fysikere de siste årene klart å produsere kunstige versjoner av en magnetisk monopol gjennom opprettelsen av todimensjonale spin-is-materialer.
Til dags dato har disse strukturene med hell vist en magnetisk monopol, men det er umulig å oppnå den samme fysikken når materialet er begrenset til et enkelt plan. Det er faktisk den spesifikke tredimensjonale geometrien til spin-isgitteret som er nøkkelen til dens uvanlige evne til å lage bittesmå strukturer som etterlignermagnetiskmonopol.
I en ny studie publisert i dag i Nature Communications, har et team ledet av forskere ved Cardiff University laget den første 3D-replikaen noensinne av et spin-is-materiale ved bruk av en sofistikert type 3D-utskrift og prosessering.
Teamet sier at 3D-utskriftsteknologien har tillatt dem å skreddersy geometrien til den kunstige spin-isen, noe som betyr at de kan kontrollere måten magnetiske monopol dannes og flyttes rundt i systemene.
Å kunne manipulere mini -monopolmagneter i 3D kan åpne for en hel rekke applikasjoner de sier, fra forbedret datalagring til opprettelsen av 3D -databehandlingsnettverk som etterligner den nevrale strukturen til den menneskelige hjernen.
”I over 10 år har forskere skapt og studert kunstig spin-is i to dimensjoner. Ved å utvide slike systemer til tredimensjoner får vi en mye mer nøyaktig representasjon av spin-is monopol fysikk og er i stand til å studere effekten av overflater, sier hovedforfatter Dr. Sam Ladak fra Cardiff Universitys School of Physics and Astronomy.
"Dette er første gang noen har klart å lage en eksakt 3D-kopi av en spin-is, etter design, på nanoskalaen."
Den kunstige spin-isen ble opprettet ved hjelp av toppmoderne 3D-nanofabrikasjonsteknikker der bittesmå nanotråder ble stablet i fire lag i en gitterstruktur, som i seg selv målte mindre enn et menneskehårs bredde totalt sett.
En spesiell type mikroskopi kjent som magnetisk kraftmikroskopi, som er følsom for magnetisme, ble deretter brukt til å visualisere de magnetiske ladningene som er til stede på enheten, slik at teamet kunne spore bevegelsen til enkeltpolens magneter over 3D-strukturen.
"Arbeidet vårt er viktig siden det viser at nanoskala 3D -utskriftsteknologier kan brukes til å etterligne materialer som vanligvis syntetiseres via kjemi," fortsatte Dr. Ladak.
Til slutt kan dette arbeidet gi et middel til å produsere nye magnetiske metamaterialer, der materialegenskapene er innstilt ved å kontrollere 3D -geometrien til et kunstig gitter.
“Magnetiske lagringsenheter, for eksempel en harddisk -stasjon eller magnetiske tilfeldige tilgangsminneenheter, er et annet område som kan påvirkes massivt av dette gjennombruddet. Ettersom nåværende enheter bare bruker to av de tre dimensjonene som er tilgjengelige, begrenser dette mengden informasjon som kan lagres. Siden monopolene kan flyttes rundt 3D -gitteret ved hjelp av et magnetfelt, kan det være mulig å lage en ekte 3D -lagringsenhet basert på magnetisk ladning. ”
Post Time: Mai-28-2021