Các nhà khoa học đã thực hiện một bước trong việc tạo ra các thiết bị mạnh mẽ khai thác điện tích từ trường bằng cách tạo ra bản sao ba chiều đầu tiên của vật liệu được gọi là băng quay.
Vật liệu băng quay cực kỳ bất thường vì chúng có cái gọi là khuyết tật hoạt động như một cực của nam châm.
Những nam châm đơn cực này, còn được gọi là từ tính đơn cực, không tồn tại trong tự nhiên;khi mọi vật liệu từ bị cắt thành hai nó sẽ luôn tạo ra một nam châm mới có cực bắc và cực nam.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã tìm kiếm bằng chứng về các đơn cực từ xuất hiện trong tự nhiên với hy vọng cuối cùng nhóm các lực cơ bản của tự nhiên thành một cái gọi là lý thuyết về mọi thứ, đặt tất cả vật lý dưới một mái nhà.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nhà vật lý đã cố gắng tạo ra các phiên bản nhân tạo của một đơn cực từ thông qua việc tạo ra các vật liệu băng quay hai chiều.
Cho đến nay, những cấu trúc này đã chứng minh thành công một đơn cực từ tính, nhưng không thể có được vật lý tương tự khi vật liệu bị giới hạn trong một mặt phẳng duy nhất.Thật vậy, chính dạng hình học ba chiều cụ thể của mạng băng quay là chìa khóa cho khả năng bất thường của nó trong việc tạo ra các cấu trúc nhỏ bé bắt chước các đơn cực từ tính.
Trong một nghiên cứu mới được công bố hôm nay trên tạp chí Nature Communications, một nhóm do các nhà khoa học tại Đại học Cardiff đứng đầu đã tạo ra bản sao 3D đầu tiên của vật liệu băng quay bằng cách sử dụng một loại in và xử lý 3D phức tạp.
Nhom nghien cứu曹biết cong已ệ3 dđ赵ph值ép họ điều chỉnh hình dạng của băng quay nhân tạo, có nghĩa là họ có thể kiểm soát cách các đơn cực từ được hình thành và di chuyển xung quanh trong các hệ thống.
Việc có thể điều khiển các nam châm đơn cực mini trong 3D có thể mở ra một loạt các ứng dụng mà họ nói, từ lưu trữ máy tính nâng cao đến việc tạo ra các mạng điện toán 3D mô phỏng cấu trúc thần kinh của não người.
“Trong hơn 10 năm, các nhà khoa học đã tạo ra và nghiên cứu băng quay nhân tạo theo hai chiều.Bằng cách mở rộng các hệ thống như vậy sang không gian ba chiều, chúng tôi có được sự biểu diễn chính xác hơn nhiều về vật lý đơn cực băng spin và có thể nghiên cứu tác động của các bề mặt, ”tác giả chính, Tiến sĩ Sam Ladak từ Trường Vật lý và Thiên văn của Đại học Cardiff cho biết.
“Đây là lần đầu tiên ai đó có thể tạo ra một bản sao 3D chính xác của băng quay, theo thiết kế, trên kích thước nano.”
Băng quay nhân tạo được tạo ra bằng cách sử dụng kỹ thuật chế tạo nano 3D hiện đại, trong đó các dây nano nhỏ được xếp chồng lên nhau thành bốn lớp trong một cấu trúc mạng, mà bản thân nó chỉ đo được chiều rộng tổng thể chưa bằng một sợi tóc người.
Một loại kính hiển vi đặc biệt được gọi là kính hiển vi lực từ, nhạy cảm với từ tính, sau đó được sử dụng để hình dung các điện tích từ trường có trên thiết bị, cho phép nhóm nghiên cứu theo dõi chuyển động của các nam châm một cực trên cấu trúc 3D.
Tiến sĩ Ladak tiếp tục: “Công việc của chúng tôi rất quan trọng vì nó cho thấy công nghệ in 3D kích thước nano có thể được sử dụng để bắt chước các vật liệu thường được tổng hợp thông qua hóa học.
“Cuối cùng, công trình này có thể cung cấp một phương tiện để sản xuất siêu vật liệu từ tính mới, trong đó các đặc tính của vật liệu được điều chỉnh bằng cách kiểm soát hình học 3D của một mạng tinh thể nhân tạo.
“Các thiết bị lưu trữ từ tính, chẳng hạn như ổ đĩa cứng hoặc các thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính, là một lĩnh vực khác có thể bị ảnh hưởng lớn bởi bước đột phá này.Vì các thiết bị hiện tại chỉ sử dụng hai trong số ba kích thước có sẵn, điều này giới hạn số lượng thông tin có thể được lưu trữ.Vì các đơn cực có thể được di chuyển xung quanh mạng tinh thể 3D bằng cách sử dụng từ trường nên có thể tạo ra một thiết bị lưu trữ 3D thực sự dựa trên điện tích từ trường. "
Thời gian đăng: tháng 5-28-2021