Ученые сделали шаг к созданию мощных устройств, которые используютмагнитный Заряд, создав первую в истории трехмерную копию материала, известного как спин-льда.
Спиновые ледяные материалы чрезвычайно необычны, поскольку они обладают так называемыми дефектами, которые ведут себя как единственный полюс магнита.
Эти отдельные полюсные магниты, также известные как магнитные монополи, не существуют в природе; Когда каждый магнитный материал нарезан на два, он всегда создаст новый магнит с северным и южным полюсом.
На протяжении десятилетий ученые смотрели повсюду, свидетельствуя о естественном происхождениимагнитный Монополи в надежде, наконец, группировать фундаментальные силы природы в так называемую теорию всего, поставив всю физику под одной крышей.
Тем не менее, в последние годы физикам удалось создать искусственные версии магнитного монополя посредством создания двухмерных материалов с пряностями.
На сегодняшний день эти структуры успешно продемонстрировали магнитный монополь, но невозможно получить ту же физику, когда материал ограничен одной плоскостью. Действительно, именно конкретная трехмерная геометрия решетки спинового льда является ключом к ее необычной способности создавать крошечные структуры, которые имитируютмагнитныймонополи.
В новом исследовании, опубликованном сегодня в Nature Communications, команда, возглавляемая учеными из Университета Кардифф, создала первую 3D-копию материала спин-льда с использованием сложного типа 3D-печати и обработки.
Команда говорит, что технология 3D-печати позволила им адаптировать геометрию искусственного спинового льда, что означает, что они могут контролировать способ образования магнитных монополей и перемещены в системах.
Возможность манипулировать мини -монопольными магнитами в 3D может открыть целый ряд приложений, которые, по их мнению, от улучшенного компьютерного хранения до создания трехмерных вычислительных сетей, которые имитируют нейронную структуру человеческого мозга.
«Более 10 лет ученые создавали и изучали искусственный вращение в двух измерениях. Расширяя такие системы на три дименсии, мы получаем гораздо более точное представление физики монополя спин-льда и способны изучать влияние поверхностей »,-сказал ведущий автор доктор Сэм Ладак из школы физики и астрономии Университета Кардиффа.
«Это первый раз, когда кто-то смог создать точную 3D-копию спинового льда по дизайну, на наноразмерном».
Искусственный спин-льй был создан с использованием современных методов трехмерного наноэкрашивания, в которых крошечные нанопроволоки были сложены в четыре слоя в структуре решетки, которая сама измеряла меньше ширины человеческих волос в целом.
Специальный тип микроскопии, известный как микроскопия с магнитной силой, которая чувствительна к магнетизму, затем использовался для визуализации магнитных зарядов, присутствующих на устройстве, что позволяло команде отслеживать движение однополюсных магнитов через 3D-структуру.
«Наша работа важна, поскольку она показывает, что наноразмерные технологии 3D -печати могут быть использованы для имитации материалов, которые обычно синтезируются с помощью химии», - продолжил доктор Ладак.
«В конечном счете, эта работа может предоставить средства для создания новых магнитных метаматериалов, где свойства материала настроены путем контроля 3D -геометрии искусственной решетки.
«Магнитные устройства хранения, такие как жесткий диск или магнитные устройства памяти случайного доступа, представляют собой еще одну область, на которую можно сильно повлиять на этот прорыв. Поскольку текущие устройства используют только два из трех доступных измерений, это ограничивает объем информации, которая может быть сохранена. Поскольку монополи могут быть перемещены вокруг 3D -решетки, используя магнитное поле, может быть возможно создать истинное трехмерное устройство хранения на основе магнитного заряда ».
Время сообщения: май-28-2021