Os cientistas deram um passo em direção à criação de dispositivos poderosos que aproveitammagnético Carga criando a primeira réplica tridimensional de um material conhecido como gelo.
Os materiais de gelo de rotação são extremamente incomuns, pois possuem os chamados defeitos que se comportam como o único pólo de um ímã.
Esses ímãs de pólo único, também conhecidos como monopoles magnéticos, não existem na natureza; Quando todo material magnético é cortado em dois, ele sempre cria um novo ímã com um pólo norte e sul.
Durante décadas, os cientistas têm procurado por toda parte para evidências de ocorrência naturalmagnético Monopoles na esperança de finalmente agrupar as forças fundamentais da natureza em uma teoria chamada tudo, colocando toda a física sob o mesmo teto.
No entanto, nos últimos anos, os físicos conseguiram produzir versões artificiais de um monopolo magnético através da criação de materiais de gelo bidimensional.
Até o momento, essas estruturas demonstraram com sucesso um monopolo magnético, mas é impossível obter a mesma física quando o material é confinado a um único plano. De fato, é a geometria tridimensional específica da treliça spin-gice que é essencial para sua capacidade incomum de criar pequenas estruturas que imitammagnéticomonopoles.
Em um novo estudo publicado hoje na Nature Communications, uma equipe liderada por cientistas da Universidade de Cardiff criou a primeira réplica em 3D de um material de gelo usando um tipo sofisticado de impressão e processamento 3D.
A equipe diz que a tecnologia de impressão 3D permitiu que eles adaptassem a geometria do gelo artificial, o que significa que eles podem controlar a maneira como os monopoles magnéticos são formados e movidos nos sistemas.
Ser capaz de manipular os mini ímãs monopolos em 3D pode abrir uma série de aplicações, dizem, desde o armazenamento aprimorado do computador até a criação de redes de computação 3D que imitam a estrutura neural do cérebro humano.
“Por mais de 10 anos, os cientistas criam e estudam spin-gice artificial em duas dimensões. Ao estender esses sistemas a três dimensões, obtemos uma representação muito mais precisa da física de monopolo de gelo spin-gelo e podemos estudar o impacto das superfícies ”, disse o principal autor Dr. Sam Ladak, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff.
"Esta é a primeira vez que qualquer pessoa é capaz de criar uma réplica 3D exata de um gelo, por design, na nanoescala".
O gelo artificial foi criado usando técnicas de nanofabricação em 3D de última geração, nas quais os pequenos nanofios foram empilhados em quatro camadas em uma estrutura de treliça, que media menos que a largura do cabelo humano no geral.
Um tipo especial de microscopia conhecido como microscopia de força magnética, sensível ao magnetismo, foi então usada para visualizar as cargas magnéticas presentes no dispositivo, permitindo que a equipe rastreie o movimento dos ímãs de um único polo na estrutura 3D.
"Nosso trabalho é importante, pois mostra que as tecnologias de impressão 3D em nanoescala podem ser usadas para imitar materiais que geralmente são sintetizados via química", continuou o Dr. Ladak.
“Por fim, este trabalho poderia fornecer um meio de produzir novos metamateriais magnéticos, onde as propriedades do material são ajustadas controlando a geometria 3D de uma treliça artificial.
“Os dispositivos de armazenamento magnético, como uma unidade de disco rígido ou dispositivos de memória de acesso aleatório magnéticos, é outra área que pode ser massivamente impactada por esse avanço. Como os dispositivos atuais usam apenas dois dos três dimensões disponíveis, isso limita a quantidade de informações que podem ser armazenadas. Como os monopoles podem ser movidos em torno da treliça 3D usando um campo magnético, pode ser possível criar um verdadeiro dispositivo de armazenamento 3D com base na carga magnética. ”
Hora de postagem: maio de 28-2021