Научници су направили корак ка стварању моћних уређаја који користемагнетни наелектрисање стварањем прве тродимензионалне реплике материјала познатог као спин-лед.
Материјали спин леда су изузетно необични јер поседују такозване дефекте који се понашају као један пол магнета.
Ови једнополни магнети, познати и као магнетни монополи, не постоје у природи; када се сваки магнетни материјал пресече на два дела, увек ће се створити нови магнет са северним и јужним полом.
Деценијама научници траже доказе о природним појавамамагнетни монополе у нади да ће коначно груписати фундаменталне силе природе у такозвану теорију свега, стављајући сву физику под један кров.
Међутим, последњих година физичари су успели да произведу вештачке верзије магнетног монопола стварањем дводимензионалних спин-ледених материјала.
До данас су ове структуре успешно демонстрирале магнетни монопол, али је немогуће добити исту физику када је материјал ограничен на једну раван. Заправо, специфична тродимензионална геометрија спин-ледене решетке је кључна за њену необичну способност стварања ситних структура које имитирајумагнетнимонополи.
У новој студији објављеној данас у часопису Nature Communications, тим предвођен научницима са Универзитета у Кардифу створио је прву 3Д реплику спин-леденог материјала користећи софистицирани тип 3Д штампања и обраде.
Тим каже да им је технологија 3Д штампања омогућила да прилагоде геометрију вештачког спин-леда, што значи да могу да контролишу начин на који се магнетни монополи формирају и крећу у системима.
Могућност манипулације мини монополним магнетима у 3Д могла би отворити читав низ примена, кажу, од побољшаног складиштења података на рачунару до стварања 3Д рачунарских мрежа које имитирају неуронску структуру људског мозга.
„Више од 10 година научници стварају и проучавају вештачки спин-лед у две димензије. Проширивањем таквих система на три димензије добијамо много тачнију представу физике спин-леденог монопола и можемо да проучавамо утицај површина“, рекао је главни аутор др Сем Ладак са Школе за физику и астрономију Универзитета у Кардифу.
„Ово је први пут да је неко успео да направи тачну 3Д реплику спин-леда, дизајнирано, на наноскали.“
Вештачки спин-лед је створен коришћењем најсавременијих техника 3Д нанофабрикације у којима су ситне наножице сложене у четири слоја у решеткастој структури, која је сама по себи била мања од ширине људске длаке.
Посебан тип микроскопије познат као микроскопија магнетне силе, која је осетљива на магнетизам, затим је коришћен за визуелизацију магнетних наелектрисања присутних на уређају, омогућавајући тиму да прати кретање једнополних магнета преко 3Д структуре.
„Наш рад је важан јер показује да се технологије 3Д штампања на наноразмери могу користити за имитирање материјала који се обично синтетишу путем хемије“, наставио је др Ладак.
„На крају крајева, овај рад би могао да обезбеди средства за производњу нових магнетних метаматеријала, где се својства материјала подешавају контролисањем 3Д геометрије вештачке решетке.“
„Магнетни уређаји за складиштење података, као што су хард диск или магнетне меморије са случајним приступом, су још једна област на коју би овај пробој могао значајно утицати. Пошто тренутни уређаји користе само две од три доступне димензије, то ограничава количину информација које се могу складиштити. Пошто се монополи могу померати по 3Д решетки помоћу магнетног поља, могуће је створити прави 3Д уређај за складиштење података заснован на магнетном наелектрисању.“
Време објаве: 28. мај 2021.