Os cientistas deram um passo em direção à criação de dispositivos poderosos que aproveitammagnético carregue criando a primeira réplica tridimensional de um material conhecido como spin-ice.
Os materiais de gelo giratório são extremamente incomuns, pois possuem os chamados defeitos que se comportam como o pólo único de um ímã.
Esses ímãs de pólo único, também conhecidos como monopolos magnéticos, não existem na natureza;quando todo material magnético é cortado em dois, ele sempre criará um novo ímã com pólo norte e pólo sul.
Durante décadas, os cientistas têm procurado em toda parte por evidências de ocorrência naturalmagnético monopolos na esperança de finalmente agrupar as forças fundamentais da natureza numa chamada teoria de 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 bidimensionais de spin-gelo.
Até à data, estas estruturas demonstraram com sucesso um monopolo magnético, mas é impossível obter a mesma física quando o material está confinado a um único plano.Na verdade, é a geometria tridimensional específica da rede de spin-gelo que é a chave para a sua capacidade incomum de criar estruturas minúsculas que imitammagnéticomonopolos.
Num 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 giratório usando um tipo sofisticado de impressão e processamento 3D.
A equipe afirma que a tecnologia de impressão 3D permitiu adaptar a geometria do gelo artificial, o que significa que eles podem controlar a forma como os monopolos magnéticos são formados e movimentados nos sistemas.
Ser capaz de manipular os miniímãs monopolos em 3D poderia abrir uma série de aplicações, desde o armazenamento aprimorado de computadores até a criação de redes de computação 3D que imitam a estrutura neural do cérebro humano.
“Há mais de 10 anos, os cientistas têm criado e estudado gelo giratório artificial em duas dimensões.Ao estender esses sistemas para três dimensões, obtemos uma representação muito mais precisa da física monopolo de spin-gelo 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 consegue criar uma réplica exata em 3D de um gelo giratório, por design, em nanoescala.”
O gelo artificial foi criado usando técnicas de nanofabricação 3D de última geração, nas quais minúsculos nanofios foram empilhados em quatro camadas em uma estrutura de treliça, que por sua vez media menos do que a largura total de um fio de cabelo humano.
Um tipo especial de microscopia conhecida como microscopia de força magnética, que é sensível ao magnetismo, foi então usado para visualizar as cargas magnéticas presentes no dispositivo, permitindo à equipe rastrear o movimento dos ímãs unipolares através da estrutura 3D.
“Nosso trabalho é importante porque mostra que as tecnologias de impressão 3D em nanoescala podem ser usadas para imitar materiais que geralmente são sintetizados por meio da química”, continuou o Dr.
“Em última análise, este trabalho pode 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 unidades de disco rígido ou dispositivos magnéticos de memória de acesso aleatório, são outra área que pode ser enormemente impactada por esta inovação.Como os dispositivos atuais utilizam apenas duas das três dimensões disponíveis, isso limita a quantidade de informação que pode ser armazenada.Como os monopolos podem ser movidos em torno da rede 3D usando um campo magnético, pode ser possível criar um verdadeiro dispositivo de armazenamento 3D baseado na carga magnética.”
Horário da postagem: 28 de maio de 2021