Ang mga siyentipiko ay gumawa ng isang hakbang patungo sa paglikha ng mga makapangyarihang aparato na ginagamitmagnetic charge sa pamamagitan ng paglikha ng kauna-unahang three-dimensional na replica ng isang materyal na kilala bilang spin-ice.
Ang mga materyales ng spin ice ay lubhang kakaiba dahil nagtataglay sila ng tinatawag na mga depekto na kumikilos bilang nag-iisang poste ng magnet.
Ang mga single pole magnet na ito, na kilala rin bilang magnetic monopole, ay hindi umiiral sa kalikasan;kapag ang bawat magnetic material ay pinutol sa dalawa ito ay palaging lilikha ng isang bagong magnet na may north at south pole.
Sa loob ng maraming dekada ang mga siyentipiko ay naghahanap sa malayo at malawak para sa katibayan ng natural na nagaganapmagnetic monopoles sa pag-asang sa wakas ay pagsama-samahin ang mga pangunahing pwersa ng kalikasan sa isang tinatawag na teorya ng lahat, na inilalagay ang lahat ng pisika sa ilalim ng isang bubong.
Gayunpaman, sa mga nakalipas na taon ang mga physicist ay nakagawa ng mga artipisyal na bersyon ng isang magnetic monopole sa pamamagitan ng paglikha ng dalawang-dimensional na spin-ice na materyales.
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 eroplano.Sa katunayan, ito ay ang tiyak na tatlong-dimensional na geometry ng spin-ice na sala-sala na susi sa hindi pangkaraniwang kakayahang lumikha ng maliliit na istruktura na gayahin.magneticmonopolyo.
Sa isang bagong pag-aaral na inilathala ngayon sa Nature Communications, isang team na pinamumunuan ng mga siyentipiko sa Cardiff University ang lumikha ng kauna-unahang 3D replica ng isang spin-ice material gamit ang isang sopistikadong uri ng 3D printing at processing.
Sinabi ng koponan na ang teknolohiya sa pag-print ng 3D ay nagpapahintulot sa kanila na maiangkop ang geometry ng artipisyal na spin-ice, ibig sabihin ay makokontrol nila ang paraan ng pagbuo at paggalaw ng mga magnetic monopole sa mga system.
Ang kakayahang manipulahin ang mga mini monopole magnet sa 3D ay maaaring magbukas ng isang buong host ng mga application na sinasabi nila, mula sa pinahusay na imbakan ng computer hanggang sa paglikha ng mga 3D computing network na ginagaya 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 spin-ice sa dalawang dimensyon.Sa pamamagitan ng pagpapalawak ng mga ganitong sistema sa tatlong-dimensyon, nakakakuha tayo ng mas tumpak na representasyon ng spin-ice monopole physics at napag-aaralan ang epekto ng mga ibabaw,” sabi ng nangungunang may-akda na si Dr. Sam Ladak mula sa Cardiff University's School of Physics and Astronomy.
"Ito ang unang pagkakataon na kahit sino ay nakagawa ng eksaktong 3D replica ng spin-ice, ayon sa disenyo, sa nanoscale."
Ang artipisyal na spin-ice ay nilikha gamit ang makabagong 3D nanofabrication na mga diskarte kung saan ang maliliit na nanowire ay nakasalansan sa apat na layer sa isang istraktura ng sala-sala, na mismo ay sinusukat na mas mababa kaysa sa pangkalahatang lapad ng buhok ng tao.
Ang isang espesyal na uri ng microscopy na kilala bilang magnetic force microscopy, na sensitibo sa magnetism, ay ginamit noon upang mailarawan ang mga magnetic charge na nasa device, na nagpapahintulot sa team na subaybayan ang paggalaw ng mga single-pole magnet sa 3D na istraktura.
"Ang aming trabaho ay mahalaga dahil ito ay nagpapakita na ang nanoscale 3D na mga teknolohiya sa pag-print ay maaaring gamitin upang gayahin ang mga materyales na karaniwang synthesize sa pamamagitan ng kimika," patuloy ni Dr. Ladak.
"Sa huli, ang gawaing ito ay maaaring magbigay ng isang paraan upang makabuo ng 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 magnetic storage device, gaya ng hard disk drive o magnetic random access memory device, ay isa pang lugar na maaaring maapektuhan ng malaking tagumpay na ito.Dahil ang mga kasalukuyang device ay gumagamit lamang ng dalawa sa tatlong dimensyong available, nililimitahan nito ang dami ng impormasyong maaaring maimbak.Dahil ang mga monopole ay maaaring ilipat sa paligid ng 3D na sala-sala gamit ang isang magnetic field, maaaring posible na lumikha ng isang tunay na 3D storage device batay sa magnetic charge."
Oras ng post: Mayo-28-2021