3D चुंबकीय नॅनोस्ट्रक्चर्समधील प्रगती आधुनिक काळातील संगणनात बदल करू शकते

स्पिन-बर्फ म्हणून ओळखल्या जाणार्या पदार्थाची पहिली त्रिमितीय प्रतिकृती तयार करून चुंबकीय चार्ज वापरणाऱ्या शक्तिशाली उपकरणांच्या निर्मितीच्या दिशेने शास्त्रज्ञांनी एक पाऊल टाकले आहे.

स्पिन आइस मटेरिअल अत्यंत असामान्य असतात कारण त्यात तथाकथित दोष असतात जे चुंबकाच्या एकल ध्रुवाप्रमाणे वागतात.

हे एकल ध्रुव चुंबक, ज्यांना चुंबकीय मोनोपोल असेही म्हणतात, निसर्गात अस्तित्वात नाहीत;जेव्हा प्रत्येक चुंबकीय पदार्थाचे दोन भाग केले जातात तेव्हा ते नेहमी उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवासह एक नवीन चुंबक तयार करेल.

सर्व भौतिकशास्त्र एकाच छताखाली ठेवून, निसर्गाच्या मूलभूत शक्तींना सर्व गोष्टींच्या तथाकथित सिद्धांतामध्ये एकत्रित करण्याच्या आशेने अनेक दशकांपासून शास्त्रज्ञ नैसर्गिकरित्या उद्भवणाऱ्या चुंबकीय मोनोपोल्सच्या पुराव्यासाठी दूरदूरपर्यंत शोधत आहेत.

तथापि, अलिकडच्या वर्षांत भौतिकशास्त्रज्ञांनी द्विमितीय स्पिन-बर्फ सामग्रीच्या निर्मितीद्वारे चुंबकीय मोनोपोलच्या कृत्रिम आवृत्त्या तयार करण्यास व्यवस्थापित केले आहे.

आजपर्यंत या संरचनांनी चुंबकीय मोनोपोल यशस्वीरित्या प्रदर्शित केले आहे, परंतु जेव्हा सामग्री एकाच विमानात मर्यादित असते तेव्हा समान भौतिकशास्त्र प्राप्त करणे अशक्य आहे.खरंच, ही स्पिन-बर्फ जाळीची विशिष्ट त्रि-आयामी भूमिती आहे जी चुंबकीय मोनोपोलची नक्कल करणार्या लहान रचना तयार करण्याच्या असामान्य क्षमतेची गुरुकिल्ली आहे.

नेचर कम्युनिकेशन्समध्ये आज प्रकाशित झालेल्या एका नवीन अभ्यासात, कार्डिफ विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांच्या नेतृत्वाखालील टीमने अत्याधुनिक प्रकारच्या 3D प्रिंटिंग आणि प्रक्रियेचा वापर करून स्पिन-बर्फ सामग्रीची पहिली 3D प्रतिकृती तयार केली आहे.

टीमचे म्हणणे आहे की 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाने त्यांना कृत्रिम स्पिन-बर्फाची भूमिती तयार करण्याची परवानगी दिली आहे, याचा अर्थ ते सिस्टममध्ये चुंबकीय मोनोपोल कसे तयार होतात आणि फिरतात यावर नियंत्रण ठेवू शकतात.

3D मध्ये मिनी मोनोपोल मॅग्नेट हाताळण्यास सक्षम असल्याने त्यांचे म्हणणे आहे की, वर्धित संगणक संचयनापासून ते मानवी मेंदूच्या तंत्रिका संरचनेची नक्कल करणार्या 3D कंप्युटिंग नेटवर्कच्या निर्मितीपर्यंत अनेक अनुप्रयोग उघडू शकतात.

“10 वर्षांहून अधिक काळ शास्त्रज्ञ दोन आयामांमध्ये कृत्रिम स्पिन-बर्फ तयार आणि अभ्यास करत आहेत.अशा प्रणालींचा त्रि-आयामींपर्यंत विस्तार करून आम्ही स्पिन-बर्फ मोनोपोल भौतिकशास्त्राचे अधिक अचूक प्रतिनिधित्व मिळवू शकतो आणि पृष्ठभागाच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यास सक्षम आहोत,” कार्डिफ विद्यापीठाच्या भौतिकशास्त्र आणि खगोलशास्त्राच्या शाळेतील प्रमुख लेखक डॉ. सॅम लडाक म्हणाले.

"नॅनोस्केलवर, डिझाइननुसार, स्पिन-बर्फाची अचूक 3D प्रतिकृती तयार करण्याची ही पहिलीच वेळ आहे."

कृत्रिमस्पिन——बर्फहेअत्याधुनिक3 dनॅनोफॅब्रिकेशन तंत्र वापरून तयार केले गेले होते ज्यात लहान नॅनोवायर एका जाळीच्या संरचनेत चार थरांमध्ये स्टॅक केले गेले होते, ज्याची रुंदी मानवी केसांपेक्षा कमी होती.

चुंबकीयशक्ती मायक्रोस्कोपी म्हणून ओळखल्या जाणार्या विशेष प्रकारची मायक्रोस्कोपी, जी चुंबकत्वासाठी संवेदनशील आहे, नंतर उपकरणावर उपस्थित असलेल्या चुंबकीय शुल्काची कल्पना करण्यासाठी वापरली गेली, ज्यामुळे टीमला 3D संरचनेत एकल-ध्रुव चुंबकांच्या हालचालींचा मागोवा घेता आला.

"आमचे कार्य महत्त्वाचे आहे कारण ते दर्शविते की नॅनोस्केल 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाचा वापर सामान्यतः रसायनशास्त्राद्वारे संश्लेषित केलेल्या सामग्रीची नक्कल करण्यासाठी केला जाऊ शकतो," डॉ. लडाक पुढे म्हणाले.

“शेवटी, हे काम नवीन चुंबकीय मेटामटेरियल्स तयार करण्यासाठी एक साधन प्रदान करू शकते, जेथे कृत्रिम जाळीच्या 3D भूमितीवर नियंत्रण करून भौतिक गुणधर्म ट्यून केले जातात.

“मॅग्नेटिक स्टोरेज डिव्हाइसेस, जसे की हार्ड डिस्क ड्राइव्ह किंवा मॅग्नेटिक रँडम ऍक्सेस मेमरी डिव्हाइसेस, हे आणखी एक क्षेत्र आहे ज्यावर या यशामुळे मोठ्या प्रमाणावर परिणाम होऊ शकतो.सध्याची उपकरणे उपलब्ध तीन पैकी फक्त दोन परिमाण वापरत असल्याने, हे संचयित करता येणारी माहिती मर्यादित करते.चुंबकीय क्षेत्र वापरून मोनोपोल 3D जाळीभोवती हलवता येत असल्याने चुंबकीय चार्जवर आधारित खरे 3D स्टोरेज डिव्हाइस तयार करणे शक्य होऊ शकते.