Ang mga siyentipiko ay gumawa ng isang hakbang patungo sa paglikha ng mga makapangyarihang aparato na gagamitinMagnetic singilin sa pamamagitan ng paglikha ng kauna-unahan na three-dimensional na replika ng isang materyal na kilala bilang isang spin-ice.
Ang mga materyales sa pag-ikot ng yelo ay labis na hindi pangkaraniwan dahil nagtataglay sila ng mga tinatawag na mga depekto na kumikilos bilang nag-iisang poste ng isang magnet.
Ang mga nag -iisang magnet na poste, na kilala rin bilang magnetic monopoles, ay hindi umiiral sa kalikasan; Kapag ang bawat magnetic material ay pinutol sa dalawa ay palaging lilikha ng isang bagong magnet na may isang hilaga at timog na poste.
Sa loob ng mga dekada ang mga siyentipiko ay naghahanap ng malayo at malawak para sa katibayan ng natural na nagaganapMagnetic Ang mga monopoles sa pag-asang sa wakas ay nagpapangkat ng mga pangunahing puwersa ng kalikasan sa isang tinatawag na teorya ng lahat, na inilalagay ang lahat ng pisika sa ilalim ng isang bubong.
Gayunpaman, sa mga nagdaang taon ay pinamamahalaang ng mga pisiko na makagawa ng mga artipisyal na bersyon ng isang magnetic monopole sa pamamagitan ng paglikha ng mga two-dimensional spin-ice material.
Sa ngayon ang mga istrukturang ito ay matagumpay na nagpakita ng isang magnetic monopole, ngunit imposibleng makuha ang parehong pisika kapag ang materyal ay nakakulong sa isang solong eroplano. Sa katunayan, ito ay ang tiyak na three-dimensional na geometry ng lattice ng spin-ice na susi sa hindi pangkaraniwang kakayahang lumikha ng maliliit na istruktura na gayahinMagneticMonopoles.
Sa isang bagong pag-aaral na nai-publish ngayon sa Nature Communications, isang koponan na pinamumunuan ng mga siyentipiko sa Cardiff University ay lumikha ng kauna-unahan na 3D replica ng isang materyal na spin-ice gamit ang isang sopistikadong uri ng pag-print at pagproseso ng 3D.
Sinabi ng koponan na ang teknolohiya ng pag-print ng 3D ay nagpapahintulot sa kanila na maiangkop ang geometry ng artipisyal na pag-ikot-yelo, nangangahulugang maaari nilang kontrolin ang paraan ng mga magnetic monopoles na nabuo at inilipat sa paligid ng mga system.
Ang kakayahang manipulahin ang mini monopole magnet sa 3D ay maaaring magbukas ng isang buong host ng mga application na sinasabi nila, mula sa pinahusay na pag -iimbak ng computer hanggang sa paglikha ng mga 3D computing network na gayahin ang neural na istraktura ng utak ng tao.
"Sa loob ng higit sa 10 taon ang mga siyentipiko ay lumilikha at nag-aaral ng artipisyal na pag-ikot-yelo sa dalawang sukat. Sa pamamagitan ng pagpapalawak ng mga naturang sistema sa three-dimensions nakakakuha kami ng mas tumpak na representasyon ng spin-ice monopole physics at nag-aaral ang epekto ng mga ibabaw, "sabi ng lead author na si Dr. Sam Ladak mula sa Cardiff University's School of Physics and Astronomy.
"Ito ang kauna-unahang pagkakataon na ang sinuman ay nakalikha ng isang eksaktong 3D replica ng isang spin-ice, sa pamamagitan ng disenyo, sa nanoscale."
Ang artipisyal na spin-ice ay nilikha gamit ang state-of-the-art 3D nanofabrication na pamamaraan kung saan ang mga maliliit na nanowires ay nakasalansan sa apat na layer sa isang istraktura ng sala-sala, na kung saan mismo ay sinusukat mas mababa kaysa sa lapad ng isang buhok ng isang tao sa pangkalahatan.
Ang isang espesyal na uri ng mikroskopya na kilala bilang magnetic force microscopy, na sensitibo sa magnetism, ay ginamit upang mailarawan ang mga magnetikong singil na naroroon sa aparato, na pinapayagan ang koponan na subaybayan ang paggalaw ng mga solong-poste na magnet sa buong istraktura ng 3D.
"Mahalaga ang aming gawain dahil ipinapakita nito na ang mga teknolohiyang pag -print ng nanoscale 3D ay maaaring magamit upang gayahin ang mga materyales na karaniwang synthesized sa pamamagitan ng kimika," patuloy ni Dr. Ladak.
"Sa huli, ang gawaing ito ay maaaring magbigay ng isang paraan upang makagawa ng mga nobelang magnetic metamaterial, kung saan ang mga materyal na katangian ay nakatutok sa pamamagitan ng pagkontrol sa 3D geometry ng isang artipisyal na sala -sala.
"Ang mga aparato ng imbakan ng magnetic, tulad ng isang hard disk drive o magnetic random na mga aparato ng memorya ng pag -access, ay isa pang lugar na maaaring maapektuhan ng tagumpay na ito. Tulad ng mga kasalukuyang aparato ay gumagamit lamang ng dalawa sa tatlong sukat na magagamit, nililimitahan nito ang dami ng impormasyon na maaaring maiimbak. Dahil ang mga monopole ay maaaring ilipat sa paligid ng 3D lattice gamit ang isang magnetic field maaaring lumikha ng isang tunay na aparato ng imbakan ng 3D batay sa magnetic charge. "
Oras ng post: Mayo-28-2021