3D మాగ్నెటిక్ నానోస్ట్రక్చర్లలో పురోగతి ఆధునిక-రోజు కంప్యూటింగ్ను మార్చగలదు

స్పిన్-ఐస్ అని పిలవబడే పదార్థం యొక్క మొట్టమొదటి త్రిమితీయ ప్రతిరూపాన్ని సృష్టించడం ద్వారా అయస్కాంత ఛార్జ్ను ఉపయోగించుకునే శక్తివంతమైన పరికరాల సృష్టికి శాస్త్రవేత్తలు ఒక అడుగు వేశారు.

స్పిన్ మంచు పదార్థాలు చాలా అసాధారణమైనవి, ఎందుకంటే అవి అయస్కాంతం యొక్క ఒకే ధ్రువం వలె ప్రవర్తించే లోపాలు అని పిలవబడేవి.

మాగ్నెటిక్ మోనోపోల్స్ అని కూడా పిలువబడే ఈ సింగిల్ పోల్ అయస్కాంతాలు ప్రకృతిలో లేవు;ప్రతి అయస్కాంత పదార్థాన్ని రెండుగా కట్ చేసినప్పుడు అది ఎల్లప్పుడూ ఉత్తర మరియు దక్షిణ ధ్రువంతో కొత్త అయస్కాంతాన్ని సృష్టిస్తుంది.

దశాబ్దాలుగా శాస్త్రవేత్తలు సహజంగా సంభవించే మాగ్నెటిక్ మోనోపోల్స్ యొక్క సాక్ష్యం కోసం చాలా విస్తృతంగా వెతుకుతున్నారు, చివరకు ప్రకృతి యొక్క ప్రాథమిక శక్తులను సమూహాన్ని అన్నింటికీ సిద్ధాంతం అని పిలుస్తారు, భౌతిక శాస్త్రాలన్నింటినీ ఒకే పైకప్పు క్రింద ఉంచారు.

అయినప్పటికీ,ఇటీవలిసంవత్సరాలలోభౌతికశాస్త్రవేత్తలు రెండు-డైమెన్షనల్ స్పిన్-ఐస్ పదార్థాలను సృష్టించడం ద్వారా మాగ్నెటిక్ మోనోపోల్ యొక్క కృత్రిమ సంస్కరణలను ఉత్పత్తి చేయగలిగారు.

ఈ రోజు వరకు ఈ నిర్మాణాలు అయస్కాంత మోనోపోల్ను విజయవంతంగా ప్రదర్శించాయి, అయితే పదార్థం ఒకే సమతలానికి పరిమితమైనప్పుడు అదే భౌతిక శాస్త్రాన్ని పొందడం అసాధ్యం.నిజానికి, ఇది స్పిన్-ఐస్ లాటిస్ యొక్క నిర్దిష్ట త్రిమితీయ జ్యామితి, ఇది మాగ్నెటిక్ మోనోపోల్స్ను అనుకరించే చిన్న నిర్మాణాలను సృష్టించే దాని అసాధారణ సామర్థ్యానికి కీలకం.

నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్లో ఈరోజు ప్రచురించబడిన ఒక కొత్త అధ్యయనంలో, కార్డిఫ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని శాస్త్రవేత్తల నేతృత్వంలోని బృందం అధునాతనమైన 3D ప్రింటింగ్ మరియు ప్రాసెసింగ్ను ఉపయోగించి స్పిన్-ఐస్ పదార్థం యొక్క మొట్టమొదటి 3D ప్రతిరూపాన్ని సృష్టించింది.

3D ప్రింటింగ్ సాంకేతికత కృత్రిమ స్పిన్-ఐస్ యొక్క జ్యామితిని రూపొందించడానికి అనుమతించిందని, అంటే అయస్కాంత మోనోపోల్స్ ఏర్పడే విధానాన్ని మరియు వ్యవస్థలలో చుట్టూ తిరిగే విధానాన్ని వారు నియంత్రించగలరని బృందం చెబుతోంది.

3Dలో మినీ మోనోపోల్ మాగ్నెట్లను మార్చగలగడం ద్వారా వారు చెప్పే అప్లికేషన్ల యొక్క మొత్తం హోస్ట్ను తెరవవచ్చు, మెరుగైన కంప్యూటర్ నిల్వ నుండి మానవ మెదడు యొక్క నాడీ నిర్మాణాన్ని అనుకరించే 3D కంప్యూటింగ్ నెట్వర్క్ల సృష్టి వరకు.

"10 సంవత్సరాలకు పైగా శాస్త్రవేత్తలు కృత్రిమ స్పిన్-ఐస్ను రెండు కోణాలలో సృష్టించి, అధ్యయనం చేస్తున్నారు.అటువంటి వ్యవస్థలను త్రీ-డైమెన్షన్లకు విస్తరించడం ద్వారా మేము స్పిన్-ఐస్ మోనోపోల్ ఫిజిక్స్ యొక్క మరింత ఖచ్చితమైన ప్రాతినిధ్యాన్ని పొందుతాము మరియు ఉపరితలాల ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయగలము" అని కార్డిఫ్ యూనివర్సిటీ స్కూల్ ఆఫ్ ఫిజిక్స్ అండ్ ఆస్ట్రానమీ నుండి ప్రధాన రచయిత డాక్టర్ సామ్ లడక్ అన్నారు.

"నానోస్కేల్లో డిజైన్ ద్వారా ఎవరైనా స్పిన్-ఐస్ యొక్క ఖచ్చితమైన 3D ప్రతిరూపాన్ని సృష్టించడం ఇదే మొదటిసారి."

కృత్రిమ స్పిన్-ఐస్ అత్యాధునిక 3D నానోఫ్యాబ్రికేషన్ పద్ధతులను ఉపయోగించి సృష్టించబడింది, దీనిలో చిన్న నానోవైర్లను లాటిస్ నిర్మాణంలో నాలుగు పొరలుగా పేర్చారు, ఇది మొత్తంగా మానవ జుట్టు వెడల్పు కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

మాగ్నెటిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోపీ అని పిలువబడే ఒక ప్రత్యేక రకం మైక్రోస్కోపీ, ఇది అయస్కాంతత్వానికి సున్నితంగా ఉంటుంది, ఇది పరికరంలో ఉన్న అయస్కాంత ఛార్జీలను దృశ్యమానం చేయడానికి ఉపయోగించబడింది, ఇది 3D నిర్మాణంలో సింగిల్-పోల్ అయస్కాంతాల కదలికను ట్రాక్ చేయడానికి బృందాన్ని అనుమతిస్తుంది.

"సాధారణంగా రసాయన శాస్త్రం ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడిన పదార్థాలను అనుకరించడానికి నానోస్కేల్ 3D ప్రింటింగ్ టెక్నాలజీలను ఉపయోగించవచ్చని ఇది చూపిస్తుంది కాబట్టి మా పని చాలా ముఖ్యం" అని డాక్టర్ లడక్ కొనసాగించారు.

"అంతిమంగా, ఈ పని నవల మాగ్నెటిక్ మెటామెటీరియల్లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఒక మార్గాన్ని అందిస్తుంది, ఇక్కడ కృత్రిమ లాటిస్ యొక్క 3D జ్యామితిని నియంత్రించడం ద్వారా పదార్థ లక్షణాలు ట్యూన్ చేయబడతాయి.

"హార్డ్ డిస్క్ డ్రైవ్ లేదా మాగ్నెటిక్ రాండమ్ యాక్సెస్ మెమరీ పరికరాలు వంటి మాగ్నెటిక్ స్టోరేజ్ పరికరాలు, ఈ పురోగతి ద్వారా భారీగా ప్రభావితమయ్యే మరొక ప్రాంతం.ప్రస్తుత పరికరాలు అందుబాటులో ఉన్న మూడు కోణాలలో రెండింటిని మాత్రమే ఉపయోగిస్తున్నందున, ఇది నిల్వ చేయగల సమాచారాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించి మోనోపోల్లను 3D లాటిస్ చుట్టూ తరలించవచ్చు కాబట్టి అయస్కాంత ఛార్జ్ ఆధారంగా నిజమైన 3D నిల్వ పరికరాన్ని సృష్టించడం సాధ్యమవుతుంది.