نانومغناطیس های پرینت سه بعدی دنیایی از الگوها را در میدان مغناطیسی آشکار می کنند.
دانشمندان از پیشرفته‌ترین پرینت سه بعدی و میکروسکوپ استفاده کرده‌اند تا نگاهی اجمالی جدید به آنچه که هنگام انتقال آهن‌رباها به ابعاد سه‌بعدی در مقیاس نانو اتفاق می‌افتد را ارائه دهند -محصولی فراتر از 1000 برابر کوچکتر از موی انسان.
تیم بین‌المللی به رهبری آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج از یک تکنیک چاپ سه بعدی پیشرفته برای ایجاد مارپیچ‌های مضاعف مغناطیسی - مانند مارپیچ دوگانه DNA - استفاده کردند که دور یکدیگر می‌پیچند و انحنا، کایرالیته و فعل و انفعالات میدان مغناطیسی قوی بین مارپیچ‌ها را با هم ترکیب می‌کنند.
با انجام این کار، دانشمندان کشف کردند که این مارپیچ‌های دوگانه مغناطیسی، بافت‌های توپولوژیکی نانومقیاس را در میدان مغناطیسی تولید می‌کنند، چیزی که پیش از این هرگز دیده نشده بود، و دری را به روی نسل بعدی دستگاه‌های مغناطیسی باز می‌کند.
دستگاه‌های مغناطیسی بر بخش‌های مختلف جوامع ما تأثیر می‌گذارند، آهن‌رباها برای تولید انرژی، برای ذخیره‌سازی داده‌ها و محاسبات استفاده می‌شوند. اما دستگاه‌های محاسباتی مغناطیسی به سرعت در حال نزدیک شدن به محدودیت‌های کوچک‌شدن خود در سیستم‌های دو بعدی هستند. برای نسل بعدی محاسبات، علاقه فزاینده ای به حرکت به سمت سه بعدی وجود دارد، جایی که نه تنها می توان تراکم های بالاتری را با معماری های نانوسیم سه بعدی به دست آورد، بلکه هندسه های سه بعدی می توانند خواص مغناطیسی را تغییر داده و عملکردهای جدیدی ارائه دهند.
کار زیادی در مورد یک فناوری هنوز به وجود نیامده به نام حافظه پیست مسابقه انجام شده است که برای اولین بار توسط استوارت پارکین پیشنهاد شد. ایده این است که داده های دیجیتالی را در دیواره های حوزه مغناطیسی نانوسیم ها ذخیره کنیم تا دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات با قابلیت اطمینان بالا تولید شوند. کلر دانلی، اولین نویسنده این مطالعه از آزمایشگاه کاوندیش کمبریج، که اخیراً به موسسه ماکس پلانک برای فیزیک شیمیایی جامدات نقل مکان کرده است، گفت:
"اما تا به حال، تحقق این ایده همیشه بسیار دشوار بوده است، زیرا ما باید بتوانیم سیستم های مغناطیسی سه بعدی بسازیم و همچنین باید تاثیر سه بعدی را هم بر مغناطیس شدن و هم بر میدان مغناطیسی درک کنیم. "
بنابراین، در چند سال گذشته تحقیقات ما بر روی توسعه روش‌های جدید برای تجسم ساختارهای مغناطیسی سه بعدی متمرکز شده است - در مورد سی تی اسکن در بیمارستان فکر کنید، اما برای آهنربا. ما همچنین یک تکنیک چاپ سه بعدی برای مواد مغناطیسی توسعه دادیم.
اندازه‌گیری‌های سه‌بعدی در خط پرتو PolLux منبع نور سوئیس در مؤسسه پل شرر انجام شد، که در حال حاضر تنها خط پرتویی است که می‌تواند لمینوگرافی نرم اشعه ایکس را ارائه دهد. با استفاده از این تکنیک‌های پیشرفته تصویربرداری اشعه ایکس، محققان مشاهده کردند که ساختار DNA سه‌بعدی منجر به بافت متفاوتی در مغناطیسی نسبت به آنچه در دوبعدی دیده می‌شود، می‌شود. جفت دیواره‌های بین حوزه‌های مغناطیسی (مناطقی که مغناطش همه در یک جهت قرار دارند) در مارپیچ‌های همسایه به شدت جفت شده‌اند و در نتیجه تغییر شکل می‌دهند. این دیوارها یکدیگر را جذب می‌کنند و به دلیل ساختار سه بعدی، می‌چرخند، در جای خود قفل می‌شوند و پیوندهای قوی و منظمی شبیه به جفت‌های باز در DNA ایجاد می‌کنند.
ما نه تنها متوجه شدیم که ساختار سه بعدی به نانوبافت های توپولوژیکی جالبی در مغناطیس شدن منجر می شود، جایی که ما نسبتاً به دیدن چنین بافت هایی عادت کرده ایم، بلکه در میدان سرگردان مغناطیسی نیز که پیکربندی های میدان نانومقیاس جدید هیجان انگیزی را نشان می دهد، می شود. دانلی گفت.
"این توانایی جدید برای الگوسازی میدان مغناطیسی در این مقیاس طولی به ما اجازه می‌دهد تا مشخص کنیم چه نیروهایی بر مواد مغناطیسی اعمال می‌شود و بفهمیم تا چه حد می‌توانیم با الگوبرداری از این میدان‌های مغناطیسی پیش برویم. اگر بتوانیم این نیروهای مغناطیسی را در مقیاس نانو کنترل کنیم، ما به همان درجه ای از کنترل که در دو بعد داریم نزدیک می شویم."
آمالیو فرناندز-پاچکو، محقق سابق کاوندیش، که اکنون در مؤسسه علوم نانو کار می‌کند، توضیح داد: «نتیجه شگفت‌انگیز است – بافت‌های موجود در مارپیچ دوگانه مانند DNA، پیوندهای قوی بین مارپیچ‌ها ایجاد می‌کنند و در نتیجه شکل آنها را تغییر می‌دهند. مواد آراگون. اما آنچه هیجان‌انگیزتر است این است که در اطراف این پیوندها چرخش‌هایی در میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود - بافت‌های توپولوژیکی!
پس از تبدیل شدن از دو بعد به سه بعد از نظر مغناطیسی، اکنون دانلی و همکارانش از مؤسسه پل شرر و دانشگاه‌های گلاسکو، ساراگوسا، اویدو و وین پتانسیل کامل رفتن از دو به سه بعد را از نظر بررسی خواهند کرد. میدان مغناطیسی است
فرناندز-پاچکو گفت: "چشم انداز این کار چندگانه است: این بافت های به شدت پیوند خورده در مارپیچ های مغناطیسی نوید حرکت بسیار قوی را می دهند و می توانند حامل بالقوه ای از اطلاعات باشند." این پتانسیل جدید برای الگوبرداری از میدان مغناطیسی در مقیاس نانو حتی هیجان‌انگیزتر است، این می‌تواند امکانات جدیدی برای به دام انداختن ذرات، تکنیک‌های تصویربرداری و همچنین مواد هوشمند ارائه دهد.»
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید