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人造3D单磁性纳米结构有望改变现代计算

少儿编程网2021-06-02 16:42:01儿童科普文章 人已围观 来源:少儿编程 -用户投稿

简介通过打造有史以来第一个被称作“旋转冰”的材料的 3D 复制品,科学家们已经朝着利用磁荷的强大设备又更近了一步。在今日发表于《自然通讯》期刊上的一项新研究中,由卡迪夫大学科学家带领的一支研究团队,就凭借复杂的 3D 打印和处理方法,制成了世界上首个旋转冰材料的 3D 复制品。  SCI Tech Daily 指出,旋冰(spin-ice)材料的特殊之处,在于其具有所谓的单极磁体缺陷 —— 但它在自然

  通过打造有史以来第一个被称作“旋转冰”的材料的 3D 复制品,科学家们已经朝着利用磁荷的强大设备又更近了一步。在今日发表于《自然通讯》期刊上的一项新研究中,由卡迪夫大学科学家带领的一支研究团队,就凭借复杂的 3D 打印和处理方法,制成了世界上首个旋转冰材料的 3D 复制品。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  SCI Tech Daily 指出,旋冰(spin-ice)材料的特殊之处,在于其具有所谓的单极磁体缺陷 —— 但它在自然界中并不存在。据悉,当每种磁性材料被切成两半时,总会再形成一个具有南(S)北(N)极的新磁体。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  不过几十年来,科学家们一直未放弃在到处寻找自然的磁单极子的例证。从而将自然的基本力归入所谓的万有理论,让物理学能够更好地集合到一个屋檐下。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  有趣的是,通过创造出二维的自旋冰材料,物理学家们已设法在近年制作出了人造版本的磁单极子。但迄今为止,当材料被限制在一个平面上时,它就不可能获得获得相同的物理特性。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  事实上,正是自旋冰晶格的特定三维几何结构,是其创造模仿磁单极子的微小结构的非凡能力的**关键之处。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  研究团队称,在 3D 打印技术的加持下,他们得以定制人造自旋冰的几何形状,意味着他们能够控制磁单极子的形成方式、及其在系统中的移动方式。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  此外能够以 3D 方式操纵微型单极磁体,将为科学界开辟出大量的新应用 —— 从增强计算机存储、到创建模拟人脑神经结构的 3D 计算网络。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  研究一作、卡迪夫大学物理与天文学院的 Sam Ladak 博士指出,这是首次有人通过人工设计,在纳米尺度上打造自旋冰的精确 3D 复制品。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  “在持续了十多年的研究之后,科学家们已经将此类系统扩展到三个维度,从而让我们可以更准确地描绘自旋冰单极子的物理性质、并研究其表面的影响”。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  本次实验中的人造自旋冰,使用了**先进的 3D 纳米制造技术。其中微小的纳米线,以晶格形式堆叠出了四层结构,而其本身的总宽度,仍小于人类的头发丝直径。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  之后,科学家使用了一种对磁性相当敏感的特殊类型的显微镜(磁力显微镜),用以将装置上存在的电荷可视化,以便研究团队能够追踪单极磁体在 3D 结构上的运动。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  Sam Ladak 博士补充道,其工作的重要性,在于表明了纳米级 3D 打印技术可用于模拟此前需要化学合成才能制造的材料。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  **终,这项工作有望衍生出一种生产新型磁性超材料的方法。比如通过控制人工晶格的 3D 几何形状,来调节材料的相关特性。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  举个例子,当前的机械硬盘 / 磁性随机存储装置只能应用 3D 维度中的 2D 结构,但这显然限制了它能够存储的信息量。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  如果能够充分利用磁性单极子来围绕 3D 晶格移动,则有望打造出真正的 3D 存储设备。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然通讯》(Nature Communications)期刊上,LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  原标题为《三维人造自旋冰上的磁荷传播》(Magnetic charge propagation upon a 3D artificial spin-ice)。LZc少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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