Progresele în nanostructurile magnetice 3D pot transforma calculele moderne

Credit: Universitatea Cardiff

Oamenii de știință au făcut un pas către crearea unor dispozitive puternice care utilizează sarcina magnetică prin crearea primelor replici tridimensionale ale unui material cunoscut sub numele de „gheață rotativă”.

Materialele rotative pentru gheață sunt extrem de neobișnuite, deoarece posedă așa-numitele defecte care se comportă ca un singur pol al unui magnet.

Acești magneți unipolari, cunoscuți și sub numele de monopoli magnetici, nu există în natură; atunci când orice material magnetic este tăiat în două, va crea întotdeauna un nou magnet cu polul nord și sud.

Timp de decenii, oamenii de știință au căutat în toată lumea dovezi ale monopolurilor magnetice naturale, în speranța de a grupa în cele din urmă forțele fundamentale ale naturii într-o așa-numită teorie a totul, plasând 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 de 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 la un singur plan. Într-adevăr, geometria tridimensională specifică a rețelei de gheață este cheia capacității sale neobișnuite de a crea structuri mici care imită monopolurile magnetice.

Într-un nou studiu publicat astăzi în Nature Communications, o echipă condusă de oamenii de știință de la Universitatea Cardiff au creat primele replici 3D ale unui material rotativ de gheață utilizând un tip sofisticat de imprimare și procesare 3D.

Echipa spune că tehnologia de imprimare 3D le-a permis să adapteze geometria gheții artificiale rotative, ceea ce înseamnă că pot controla modul în care monopolurile magnetice se formează și se mișcă în sistem.

Posibilitatea de a manipula magneții mini-monopol în 3D poate deschide o serie de aplicații pe care le spun, de la stocarea îmbunătățită a computerului la crearea de rețele de calculatoare 3D care imită structura neuronală a creierului uman.

„De peste 10 ani, oamenii de știință au creat și studiat rotirea artificială a gheții în două dimensiuni. Extinzând astfel de sisteme la trei dimensiuni, obținem o reprezentare mult mai precisă a fizicii monopolului de 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 pentru prima dată când cineva a reușit să creeze o copie 3D exactă a unei gheațe rotative, conform modelului, la nano-scară.”

Gheața cu rotație artificială a fost creată folosind cele mai noi tehnici de nanofabricare 3D în care nanofirurile fine au fost grupate în patru straturi într-o structură de rețea, care în sine a măsurat mai puțin decât lățimea părului uman în general.

Un tip special de microscopie cunoscut sub numele de microscopul de forță al magnetismului, care este sensibil la magnetism, a fost apoi folosit pentru a vizualiza încărcăturile magnetice prezente în dispozitiv, permițând echipei să urmărească mișcarea magneților cu un singur pol. Structura 3D.

„Munca noastră este importantă, deoarece arată că tehnologiile de imprimare 3D la scară nano pot fi utilizate pentru a imita materialele care sunt sintetizate de obicei prin chimie”, a continuat el. 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 magnetică, cum ar fi un hard disk sau un dispozitiv de memorie cu acces magnetic aleatoriu, este o altă zonă care poate fi afectată masiv de această avansare. În timp ce dispozitivele actuale utilizează doar două din cele trei dimensiuni disponibile, acest lucru limitează„ Cantitatea de informații care pot fi stocate. Deoarece monopolurile se pot deplasa în jurul grilei 3D utilizând un câmp magnetic, poate fi posibil să se creeze un adevărat dispozitiv de stocare 3D bazat pe încărcarea magnetică. “

Referință: „Propagarea sarcinii magnetice pe o gheață verticală 3D” de A. May, M. Saccone, A. van den Berg, J. Askey, M. Hunt și S. Ladak, 28 mai 2021, Comunicări despre natură.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23480-7

Studiul a fost condus de Universitatea Cardiff și a implicat cercetători de la Laboratorul Național Los Alamos.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.