3D મેગ્નેટિક નેનોસ્ટ્રક્ચર્સમાં પ્રગતિ આધુનિક કમ્પ્યુટિંગને બદલી શકે છે

વિજ્ઞાનીઓએ સ્પિન-આઈસ તરીકે ઓળખાતી સામગ્રીની પ્રથમ ત્રિ-પરિમાણીય પ્રતિકૃતિ બનાવીને શક્તિશાળી ઉપકરણોની રચના તરફ એક પગલું ભર્યું છે જે ચુંબકીય ચાર્જનો ઉપયોગ કરે છે.

સ્પિન બરફની સામગ્રી અત્યંત અસામાન્ય છે કારણ કે તેમાં કહેવાતી ખામીઓ હોય છે જે ચુંબકના એક ધ્રુવ તરીકે વર્તે છે.

આ એક ધ્રુવ ચુંબક, જેને ચુંબકીય મોનોપોલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં નથી;જ્યારે દરેક ચુંબકીય સામગ્રીને બે ભાગમાં કાપવામાં આવે છે ત્યારે તે હંમેશા ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ સાથે એક નવો ચુંબક બનાવશે.

દાયકાઓથી વૈજ્ઞાનિકો કુદરતી રીતે બનતા ચુંબકીય મોનોપોલ્સના પુરાવા માટે દૂર-દૂર સુધી જોઈ રહ્યા છે, આખરે પ્રકૃતિના મૂળભૂત દળોને દરેક વસ્તુના કહેવાતા સિદ્ધાંતમાં જૂથબદ્ધ કરવાની આશામાં, તમામ ભૌતિકશાસ્ત્રને એક છત હેઠળ મૂકીને.

જો કે, તાજેતરના વર્ષોમાં ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ દ્વિ-પરિમાણીય સ્પિન-આઇસ મટિરિયલ્સની રચના દ્વારા ચુંબકીય મોનોપોલની કૃત્રિમ આવૃત્તિઓ બનાવવાનું સંચાલન કર્યું છે.

આજની તારીખે, આ રચનાઓએ સફળતાપૂર્વક ચુંબકીય મોનોપોલનું નિદર્શન કર્યું છે, પરંતુ જ્યારે સામગ્રી એક પ્લેન સુધી મર્યાદિત હોય ત્યારે સમાન ભૌતિકશાસ્ત્ર પ્રાપ્ત કરવું અશક્ય છે.ખરેખર, તે સ્પિન-આઇસ જાળીની વિશિષ્ટ ત્રિ-પરિમાણીય ભૂમિતિ છે જે ચુંબકીય મોનોપોલ્સની નકલ કરતી નાની રચનાઓ બનાવવાની તેની અસામાન્ય ક્ષમતાની ચાવી છે.

નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં આજે પ્રકાશિત થયેલા નવા અભ્યાસમાં, કાર્ડિફ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકોની આગેવાની હેઠળની ટીમે 3D પ્રિન્ટિંગ અને પ્રોસેસિંગના અત્યાધુનિક પ્રકારનો ઉપયોગ કરીને સ્પિન-આઇસ મટિરિયલની પ્રથમ 3D પ્રતિકૃતિ બનાવી છે.

ટીમનું કહેવું છે કે 3D પ્રિન્ટીંગ ટેક્નોલોજીએ તેમને કૃત્રિમ સ્પિન-બરફની ભૂમિતિને અનુરૂપ બનાવવાની મંજૂરી આપી છે, એટલે કે તેઓ સિસ્ટમમાં ચુંબકીય મોનોપોલ્સની રચના અને ફરતે જે રીતે થાય છે તેને નિયંત્રિત કરી શકે છે.

3D માં મિની મોનોપોલ મેગ્નેટની હેરાફેરી કરવામાં સક્ષમ થવાથી તેઓ કહે છે કે ઉન્નત કોમ્પ્યુટર સ્ટોરેજથી લઈને 3D કોમ્પ્યુટીંગ નેટવર્ક બનાવવા સુધીની સંપૂર્ણ એપ્લિકેશનો ખોલી શકે છે જે માનવ મગજના ન્યુરલ સ્ટ્રક્ચરની નકલ કરે છે.

"10 વર્ષથી વધુ સમયથી વૈજ્ઞાનિકો બે પરિમાણમાં કૃત્રિમ સ્પિન-આઇસ બનાવી રહ્યા છે અને તેનો અભ્યાસ કરી રહ્યા છે.આવી પ્રણાલીઓને ત્રિ-પરિમાણો સુધી વિસ્તારવાથી અમે સ્પિન-આઇસ મોનોપોલ ફિઝિક્સની વધુ સચોટ રજૂઆત મેળવીએ છીએ અને સપાટીઓની અસરનો અભ્યાસ કરવામાં સક્ષમ છીએ,” કાર્ડિફ યુનિવર્સિટીની સ્કૂલ ઑફ ફિઝિક્સ એન્ડ એસ્ટ્રોનોમીના મુખ્ય લેખક ડૉ. સેમ લાડાકે જણાવ્યું હતું.

"આ પ્રથમ વખત છે કે કોઈ પણ વ્યક્તિ નેનોસ્કેલ પર, ડિઝાઇન દ્વારા, સ્પિન-આઇસની ચોક્કસ 3D પ્રતિકૃતિ બનાવવામાં સક્ષમ છે."

કૃત્રિમ સ્પિન-આઇસ અત્યાધુનિક 3D નેનોફેબ્રિકેશન તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવી હતી જેમાં નાના નેનોવાયર્સને જાળીના માળખામાં ચાર સ્તરોમાં સ્ટેક કરવામાં આવ્યા હતા, જે પોતે એકંદરે માનવ વાળની પહોળાઈ કરતાં પણ ઓછા માપે છે.

મેગ્નેટિક ફોર્સ માઈક્રોસ્કોપી તરીકે ઓળખાતી ખાસ પ્રકારની માઈક્રોસ્કોપી, જે ચુંબકત્વ પ્રત્યે સંવેદનશીલ છે, તેનો ઉપયોગ ઉપકરણ પર હાજર ચુંબકીય ચાર્જને વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જે ટીમને સમગ્ર 3D માળખામાં સિંગલ-પોલ મેગ્નેટની હિલચાલને ટ્રૅક કરવાની મંજૂરી આપે છે.

"અમારું કાર્ય મહત્વનું છે કારણ કે તે બતાવે છે કે નેનોસ્કેલ 3D પ્રિન્ટીંગ તકનીકોનો ઉપયોગ સામગ્રીની નકલ કરવા માટે થઈ શકે છે જે સામાન્ય રીતે રસાયણશાસ્ત્ર દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે," ડો. લાડાકે ચાલુ રાખ્યું.

"આખરે, આ કાર્ય નવલકથા ચુંબકીય મેટામેટરીયલ્સના ઉત્પાદન માટે એક સાધન પ્રદાન કરી શકે છે, જ્યાં કૃત્રિમ જાળીની 3D ભૂમિતિને નિયંત્રિત કરીને ભૌતિક ગુણધર્મોને ટ્યુન કરવામાં આવે છે.

“મેગ્નેટિકસ્ટોરેજડિવાઈસ,જેમકેહાર્ડડિસ્કડ્રાઈવ અથવા મેગ્નેટિક રેન્ડમ એક્સેસ મેમરી ડિવાઈસ, એ અન્ય ક્ષેત્ર છે જે આ પ્રગતિ દ્વારા મોટા પાયે પ્રભાવિત થઈ શકે છે.વર્તમાન ઉપકરણો ઉપલબ્ધ ત્રણ પરિમાણોમાંથી માત્ર બેનો ઉપયોગ કરે છે, આ સંગ્રહિત કરી શકાય તેવી માહિતીની માત્રાને મર્યાદિત કરે છે.મોનોપોલ્સને ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરીને 3D જાળીની આસપાસ ખસેડી શકાય છે તેથી ચુંબકીય ચાર્જ પર આધારિત સાચું 3D સ્ટોરેજ ઉપકરણ બનાવવું શક્ય છે."