Oamenii de știință au făcut un pas către crearea de dispozitive puternice care să foloseascămagnetic încărcați prin crearea primei replică tridimensională a unui material cunoscut sub numele de spin-gheață.
Materialele de gheață rotite sunt extrem de neobișnuite, deoarece posedă așa-numitele defecte care se comportă ca un singur pol al unui magnet.
Acești magneți unipolar, cunoscuți și sub numele de monopol magnetic, nu există în natură;când fiecare material magnetic este tăiat în două, acesta va crea întotdeauna un nou magnet cu un pol nord și sud.
Timp de decenii, oamenii de știință au căutat în departe dovezi ale existenței naturalemagnetic monopoluri în speranța de a grupa în cele din urmă forțele fundamentale ale naturii într-o așa-numită teorie a totul, punând toată fizica sub un singur acoperiș.
Cu toate acestea, în ultimii ani, fizicienii au reușit să producă versiuni artificiale ale unui monopol magnetic prin crearea de materiale spin-gheață bidimensionale.
Până în prezent, aceste structuri au demonstrat cu succes un monopol magnetic, dar este imposibil să se obțină aceeași fizică atunci când materialul este limitat într-un singur plan.Într-adevăr, geometria tridimensională specifică a rețelei spin-gheață este cheia capacității sale neobișnuite de a crea structuri minuscule care imitămagneticmonopoluri.
Într-un nou studiu publicat astăzi în Nature Communications, o echipă condusă de oameni de știință de la Universitatea Cardiff a creat prima replică 3D a unui material spin-gheață folosind un tip sofisticat de imprimare și procesare 3D.
Echipa spune că tehnologia de imprimare 3D le-a permis să adapteze geometria spin-gheții artificiale, ceea ce înseamnă că pot controla modul în care se formează și se mișcă monopolurile magnetice în sisteme.
Capacitatea de a manipula mini-magneții monopoli în 3D ar putea deschide o serie întreagă de aplicații, spun ei, de la stocare îmbunătățită pe computer până la crearea de rețele de calcul 3D care imită structura neuronală a creierului uman.
„De peste 10 ani, oamenii de știință creează și studiază gheața artificială în două dimensiuni.Prin extinderea unor astfel de sisteme la trei dimensiuni, obținem o reprezentare mult mai precisă a fizicii monopolului spin-gheață și suntem capabili să studiem impactul suprafețelor”, a declarat autorul principal, dr. Sam Ladak de la Școala de Fizică și Astronomie a Universității Cardiff.
„Este prima dată când cineva a putut crea o replică 3D exactă a unei gheață spinată, prin proiectare, la scară nanometrică.”
Gheața artificială a fost creată folosind tehnici de nanofabricare 3D de ultimă generație, în care nanofirele mici au fost stivuite în patru straturi într-o structură de rețea, care ea însăși măsura mai puțin decât lățimea totală a unui păr uman.
Un tip special de microscopie cunoscut sub numele de microscopie cu forță magnetică, care este sensibilă la magnetism, a fost apoi utilizat pentru a vizualiza încărcăturile magnetice prezente pe dispozitiv, permițând echipei să urmărească mișcarea magneților unipolar în structura 3D.
„Munca noastră este importantă, deoarece arată că tehnologiile de imprimare 3D la scară nanometrică pot fi folosite pentru a imita materialele care sunt de obicei sintetizate prin chimie”, a continuat dr. Ladak.
„În cele din urmă, această lucrare ar putea oferi un mijloc de a produce metamateriale magnetice noi, în care proprietățile materialului sunt reglate prin controlul geometriei 3D a unei rețele artificiale.
„Dispozitivele de stocare magnetice, cum ar fi un hard disk sau dispozitivele magnetice de memorie cu acces aleatoriu, sunt un alt domeniu care ar putea fi afectat masiv de această descoperire.Deoarece dispozitivele actuale folosesc doar două din cele trei dimensiuni disponibile, acest lucru limitează cantitatea de informații care pot fi stocate.Deoarece monopolurile pot fi mutate în jurul rețelei 3D folosind un câmp magnetic, este posibil să se creeze un adevărat dispozitiv de stocare 3D bazat pe sarcina magnetică.”
Ora postării: 28-mai-2021