Cientistas deram um passo em direção à criação de dispositivos poderosos que aproveitammagnético A iniciativa consiste em criar a primeira réplica tridimensional de um material conhecido como gelo de rotação.
Os materiais de gelo spin são extremamente incomuns, pois possuem os chamados defeitos que se comportam como o polo único de um ímã.
Esses ímãs de polo único, também conhecidos como monopólos magnéticos, não existem na natureza; quando qualquer material magnético é cortado ao meio, sempre se cria um novo ímã com um polo norte e um polo sul.
Durante décadas, os cientistas têm procurado incansavelmente por evidências de ocorrências naturais.magnético monopólios na esperança de finalmente agrupar as forças fundamentais da natureza em uma chamada teoria de tudo, colocando toda a física sob um mesmo teto.
No entanto, nos últimos anos, os físicos conseguiram produzir versões artificiais de um monopolo magnético através da criação de materiais bidimensionais de gelo de spin.
Até o momento, essas estruturas demonstraram com sucesso um monopolo magnético, mas é impossível obter a mesma física quando o material está confinado a um único plano. De fato, é a geometria tridimensional específica da rede de gelo de spin que é fundamental para sua capacidade incomum de criar estruturas minúsculas que imitam...magnéticomonopólios.
Em um novo estudo publicado hoje na Nature Communications, uma equipe liderada por cientistas da Universidade de Cardiff criou a primeira réplica 3D de um material de gelo artificial usando um tipo sofisticado de impressão e processamento 3D.
A equipe afirma que a tecnologia de impressão 3D permitiu que eles adaptassem a geometria do gelo artificial giratório, o que significa que podem controlar a forma como os monopólos magnéticos são formados e movimentados nos sistemas.
A capacidade de manipular os miniímãs monopolares em 3D pode abrir uma série de aplicações, desde o aprimoramento do armazenamento de dados em computadores até a criação de redes computacionais 3D que imitam a estrutura neural do cérebro humano.
“Há mais de 10 anos, cientistas vêm criando e estudando gelo de spin artificial em duas dimensões. Ao estender esses sistemas para três dimensões, obtemos uma representação muito mais precisa da física do monopólo de gelo de spin e somos capazes de estudar o impacto das superfícies”, disse o autor principal, Dr. Sam Ladak, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff.
“Esta é a primeira vez que alguém conseguiu criar uma réplica 3D exata de um spin-ice, projetada e em nanoescala.”
O gelo artificial foi criado utilizando técnicas de nanofabricação 3D de última geração, nas quais minúsculos nanofios foram empilhados em quatro camadas em uma estrutura de treliça, que por si só media menos que a largura de um fio de cabelo humano.
Em seguida, utilizou-se um tipo especial de microscopia, conhecida como microscopia de força magnética, sensível ao magnetismo, para visualizar as cargas magnéticas presentes no dispositivo, permitindo à equipe rastrear o movimento dos ímãs de polo único na estrutura 3D.
“Nosso trabalho é importante, pois demonstra que as tecnologias de impressão 3D em nanoescala podem ser usadas para imitar materiais que geralmente são sintetizados por meio de processos químicos”, continuou o Dr. Ladak.
"Em última análise, este trabalho poderá fornecer um meio para produzir novos metamateriais magnéticos, onde as propriedades do material são ajustadas controlando a geometria 3D de uma rede artificial."
“Dispositivos de armazenamento magnético, como discos rígidos ou dispositivos de memória RAM magnética, são outra área que poderia ser enormemente impactada por essa descoberta. Como os dispositivos atuais usam apenas duas das três dimensões disponíveis, isso limita a quantidade de informações que podem ser armazenadas. Uma vez que os monopólos podem ser movidos pela rede 3D usando um campo magnético, pode ser possível criar um dispositivo de armazenamento 3D verdadeiro baseado em carga magnética.”
Data da publicação: 28 de maio de 2021