يمكنللاختراقفيالهياكلالنانويةالمغناطيسيةثلاثيةالأبعادأنيحولالحوسبةالحديثة

اتخذالعلماءخطوةنحوإنشاءأجهزةقويةتسخرالشحنةالمغناطيسيةمنخلالإنشاءأولنسخةطبقالأصلثلاثيةالأبعادمنمادةتُعرفباسمجليدسبين。

تعتبرموادالجليدالدوارةغيرعاديةللغايةلأنهاتحتويعلىمايسمىبالعيوبالتيتتصرفكقطبواحدللمغناطيس。

هذهالمغناطيساتأحاديةالقطب،والمعروفةأيضًاباسمأحاديالقطبالمغناطيسي،لاتوجدفيالطبيعة؛عندمايتمقطعكلمادةمغناطيسيةإلىقسمين،فإنهاستخلقدائمًامغناطيسًاجديدًابقطبشماليوجنوبي。

لعقودمنالزمان،كانالعلماءيبحثونعنأدلةعلىوجودأحاديالقطبالمغناطيسيبشكلطبيعيعلىأملتجميعالقوىالأساسيةللطبيعةفيمايسمىبنظريةكلشيء،ووضعجميعالفيزياءتحتسقفواحد。

ومعذلك،فقدتمكنالفيزيائيونفيالسنواتالأخيرةمنإنتاجنسخصناعيةمنأحاديالقطبالمغناطيسيمنخلالإنشاءموادثنائيةالأبعادللجليدالمغزلي。

حتىالآن،أثبتتهذهالهياكلبنجاحاحتكارًامغناطيسيًاأحاديالقطب،ولكنمنالمستحيلالحصولعلىنفسالفيزياءعندماتكونالمادةمحصورةفيمستوىواحد。فيالواقع،إنالهندسةالمحددةثلاثيةالأبعادللشبكةالجليديةالدورانيةهيمفتاحقدرتهاغيرالعاديةعلىإنشاءهياكلصغيرةتحاكيأحاديالقطبالمغناطيسي。

فيدراسةجديدةنُشرتاليومفي自然通讯،قامفريقبقيادةعلماءفيجامعةكارديفبإنشاءأولنسخةطبقالأصلثلاثيةالأبعادمنمادةسبين——جليديةباستخدامنوعمتطورمنالطباعةثلاثيةالأبعادوالمعالجة。

يقولالفريقإنتقنيةالطباعةثلاثيةالأبعادسمحتلهمبتصميمهندسةالجليدالدورانيالاصطناعي،ممايعنيأنهيمكنهمالتحكمفيالطريقةالتيتتشكلبهاأحادياتالقطبالمغناطيسيوتتحركفيالأنظمة。

القدرةعلىالتلاعببالمغناطيساتأحاديةالقطبالمصغرةثلاثيةالأبعاديمكنأنتفتحمجموعةكاملةمنالتطبيقاتالتييقولونعنها،منتخزينالكمبيوترالمحسّنإلىإنشاءشبكاتحوسبةثلاثيةالأبعادتحاكيالبنيةالعصبيةللدماغالبشري。

منذأكثرمن10سنوات،عملالعلماءعلىإنشاءودراسةجليدسبيناصطناعيفيبعدين。قالالمؤلفالرئيسيالدكتورساملاداكمنكليةالفيزياءوعلمالفلكبجامعةكارديف:“منخلالتوسيعمثلهذهالأنظمةإلىثلاثةأبعاد،نكتسبتمثيلًاأكثردقةلفيزياءأحاديةالقطبالدورانيوالجليد،ويمكننادراسةتأثيرالأسطح”。

“هذههيالمرةالأولىالتييتمكنفيهاأيشخصمنإنشاءنسخةطبقالأصلثلاثيةالأبعاددقيقةلجليدالدوران،حسبالتصميم،علىمقياسالنانو。”

تمإنشاءالجليدالدورانيالاصطناعيباستخدامأحدثتقنياتالتصنيعالنانويثلاثيةالأبعادحيثتمتكديسالأسلاكالنانويةالدقيقةفيأربعطبقاتفيبنيةشبكية،والتيتقاسنفسهاأقلمنعرضشعرةالإنسانبشكلعام。

تماستخدامنوعخاصمنالفحصالمجهرييعرفباسمالفحصالمجهريللقوةالمغناطيسية،وهوحساسللمغناطيسية،لتصورالشحناتالمغناطيسيةالموجودةعلىالجهاز،ممايسمحللفريقبتتبعحركةالمغناطيسأحاديالقطبعبرالهيكلثلاثيالأبعاد。

“عملنامهملأنهيظهرأنتقنياتالطباعةثلاثيةالأبعادبمقياسالنانويمكناستخدامهالتقليدالموادالتيعادةمايتمتصنيعهاعبرالكيمياء”،تابعالدكتورلاداك。

فيالنهاية،يمكنأنيوفرهذاالعملوسيلةلإنتاجموادخارقةمغناطيسيةجديدة،حيثيتمضبطخصائصالموادمنخلالالتحكمفيالهندسةثلاثيةالأبعادلشبكةصناعية。

“أجهزةالتخزينالمغناطيسية،مثلمحركالأقراصالثابتةأوأجهزةذاكرةالوصولالعشوائيالمغناطيسية،هيمنطقةأخرىيمكنأنتتأثربشكلكبيربهذاالاختراق。نظرًالأنالأجهزةالحاليةتستخدماثنينفقطمنالأبعادالثلاثةالمتاحة،فإنهذايحدمنكميةالمعلوماتالتييمكنتخزينها。نظرًالأنهيمكنتحريكأحاديالقطبحولالشبكةثلاثيةالأبعادباستخداممجالمغناطيسي،فقديكونمنالممكنإنشاءجهازتخزينثلاثيالأبعادحقيقييعتمدعلىالشحنالمغناطيسي。”