Mae gwyddonwyr wedi cymryd cam tuag at greu dyfeisiau pwerus sy'n harneisio gwefr magnetig trwy greu'r atgynhyrchiad tri dimensiwn cyntaf erioed o ddeunydd a elwir yn sbin-iâ.
Mae deunyddiau iâ sbin yn anarferol iawn gan fod ganddynt ddiffygion fel y'u gelwir sy'n ymddwyn fel polyn sengl magnet.
Nid yw'r magnetau polyn sengl hyn, a elwir hefyd yn monopolau magnetig, yn bodoli mewn natur;pan fydd pob deunydd magnetig yn cael ei dorri'n ddau bydd bob amser yn creu magnet newydd gyda phegwn gogledd a de.
Ers degawdau mae gwyddonwyr wedi bod yn edrych yn bell ac agos am dystiolaeth o fonopolau magnetig sy'n digwydd yn naturiol yn y gobaith o grwpio grymoedd sylfaenol natur o'r diwedd i ddamcaniaeth honedig o bopeth, gan roi ffiseg i gyd o dan yr un to.
Fodd bynnag, yn y blynyddoedd diwethaf美ffisegwyr wedi llwyddo i gynhyrchu fersiynau artiffisial o fonopol magnetig trwy greu deunyddiau sbin-iâ dau ddimensiwn.
Hyd yn hyn mae'r strwythurau hyn wedi dangos monopol magnetig yn llwyddiannus, ond mae'n amhosibl cael yr un ffiseg pan fydd y deunydd wedi'i gyfyngu i un awyren.Yn wir, geometreg tri dimensiwn penodol y dellt sbin-iâ sy'n allweddol i'w allu anarferol i greu strwythurau bach sy'n dynwared monopolion magnetig.
Mewn astudiaeth newydd a gyhoeddwyd heddiw yn Nature Communications, mae tîm dan arweiniad gwyddonwyr ym Mhrifysgol Caerdydd wedi creu’r atgynhyrchiad 3D cyntaf erioed o ddeunydd sbin-iâ gan ddefnyddio math soffistigedig o argraffu a phrosesu 3D.
Dywed y tîm fod y dechnoleg argraffu 3D wedi caniatáu iddynt deilwra geometreg y troell-iâ artiffisial, sy'n golygu y gallant reoli'r ffordd y mae'r monopolau magnetig yn cael eu ffurfio a'u symud o gwmpas yn y systemau.
Gallai gallu指数y magnetau monopol巴赫mewn 3 dagor llu o gymwysiadau maen nhw'n dweud, o storfa gyfrifiadurol well i greu rhwydweithiau cyfrifiadurol 3D sy'n dynwared strwythur niwral yr ymennydd dynol.
“Ers dros 10 mlynedd mae gwyddonwyr wedi bod yn creu ac yn astudio sbin-iâ artiffisial mewn dau ddimensiwn.Trwy ymestyn systemau o'r fath i dri dimensiwn rydym yn cael cynrychiolaeth llawer mwy cywir o ffiseg monopol troellog a gallwn astudio effaith arwynebau,” meddai'r awdur arweiniol Dr. Sam Ladak o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd.
“Dyma’r tro cyntaf i unrhyw un allu creu atgynhyrchiad 3D union o sbin-iâ, trwy ddyluniad, ar y raddfa nano.”
Crëwyd y troelliad artiffisial gan ddefnyddio technegau nanoffabrication 3D o'r radd flaenaf lle cafodd nanowires bach eu pentyrru i bedair haen mewn strwythur dellt, a oedd ynddo'i hun yn mesur llai na lled gwallt dynol yn gyffredinol.
Yna defnyddiwyd math arbennig o ficrosgopeg o'r enw microsgopeg grym magnetig, sy'n sensitif i fagnetedd, i ddelweddu'r gwefrau magnetig sy'n bresennol ar y ddyfais, gan ganiatáu i'r tîm olrhain symudiad y magnetau un polyn ar draws y strwythur 3D.
“Mae ein gwaith yn bwysig gan ei fod yn dangos y gellir defnyddio technolegau argraffu 3D nanoraddfa i ddynwared deunyddiau sydd fel arfer yn cael eu syntheseiddio trwy gemeg,” parhaodd Dr Ladak.
“Yn y pen draw, gallai’r gwaith hwn fod yn fodd i gynhyrchu metaddeunyddiau magnetig newydd, lle mae’r priodweddau materol yn cael eu tiwnio trwy reoli geometreg 3D dellt artiffisial.
“Mae dyfeisiau storio magnetig, fel gyriant disg caled neu ddyfeisiau cof mynediad magnetig ar hap, yn faes arall a allai gael ei effeithio’n aruthrol gan y datblygiad arloesol hwn.Gan fod dyfeisiau cyfredol yn defnyddio dim ond dau o'r tri dimensiwn sydd ar gael, mae hyn yn cyfyngu ar faint o wybodaeth y gellir ei storio.Gan y gellir symud y monopolau o amgylch y dellt 3D gan ddefnyddio maes magnetig efallai y bydd yn bosibl creu dyfais storio 3D go iawn yn seiliedig ar wefr magnetig.”
Amser postio: Mai-28-2021