Η ανακάλυψη της τρισδιάστατης μαγνητικής νανοσυστοιχίας θα μπορούσε να επιτρέψει μια νέα γενιά τεχνολογιών αποθήκευσης 3D

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης σχεδίασαν ένα νέο τρισδιάστατο μαγνητικό νανοριούλ, όπου εμφανίζονται μαγνητικά μονόπολα λόγω της αυξανόμενης μαγνητικής απογοήτευσης μεταξύ των νανοστοιχείων και είναι σταθερά σε θερμοκρασία δωματίου. Πίστωση: © Sabri Koraltan University of Vienna

Η τρισδιάστατη (τρισδιάστατη) νανο-συστοιχία υπόσχεται μια νέα εποχή στη σύγχρονη φυσική στερεάς κατάστασης με πολλές εφαρμογές στη φωτονική, τη βιοϊατρική και τη σπιντρονική. Η υλοποίηση τρισδιάστατων μαγνητικών νανο-αρχιτεκτονικών θα μπορούσε να επιτρέψει εξαιρετικά γρήγορες συσκευές αποθήκευσης δεδομένων με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Λόγω των ανταγωνιστικών μαγνητικών αλληλεπιδράσεων σε αυτά τα συστήματα, μπορεί να εμφανιστούν μαγνητικά φορτία ή μαγνητικά μονοπόλια, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φορητοί φορείς δυαδικών πληροφοριών. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Βιέννης σχεδίασαν τώρα την πρώτη τρισδιάστατη τεχνητή συστοιχία πάγου περιστροφής στον κόσμο που φιλοξενεί απεριόριστα μαγνητικά φορτία. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Υλικά υπολογισμού Npj παρουσιάζουν μια πρώτη θεωρητική απόδειξη ότι, στο νέο δίκτυο, τα μαγνητικά μονόπολα είναι σταθερά σε θερμοκρασία δωματίου και μπορούν να κατευθυνθούν κατά παραγγελία από εξωτερικά μαγνητικά πεδία.

Αναδυόμενα μαγνητικά μονόπολα παρατηρούνται σε μια κατηγορία μαγνητικών υλικών που ονομάζονται σπιν πάγος. Ωστόσο, οι ατομικές κλίμακες και οι χαμηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται για τη σταθερότητά τους περιορίζουν τη δυνατότητα ελέγχου τους. Αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη 2D τεχνητού πάγου περιστροφής, όπου μεμονωμένες ατομικές ροπές αντικαθίστανται από μαγνητικά νανο-νησιά διατεταγμένα σε διαφορετικά πλέγματα. Η κλιμάκωση επέτρεψε τη μελέτη αναδυόμενων μαγνητικών μονοπόλων σε πιο προσιτές πλατφόρμες. Η αντιστροφή του μαγνητικού προσανατολισμού συγκεκριμένων νανο-νησιών διαδίδει τα μονόπολα μια κορυφή περαιτέρω, αφήνοντας ένα ίχνος πίσω τους. Αυτό το ίχνος, τα Cordes of Dirac, αποθηκεύει απαραίτητα ενέργεια και δεσμεύει τα μονόπολα, περιορίζοντας την κινητικότητά τους.

READ  Προηγουμένως μη αναγνωρισμένος κίνδυνος τσουνάμι εντοπίστηκε σε παράκτιες πόλεις

Ερευνητές γύρω από τον Sabri Koraltan και τον Florian Slanovc, και με επικεφαλής τον Dieter Suess στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, σχεδίασαν τώρα μια πρώτη τρισδιάστατη σειρά τεχνητού πάγου περιστροφής που συνδυάζει τα πλεονεκτήματα του ατομικού και του 2D τεχνητού πάγου περιστροφής.

Σε συνεργασία με την ομάδα νανομαγνητισμού και μαγνητισμού στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης και το θεωρητικό τμήμα του Εργαστηρίου Los Alamos, ΗΠΑ, τα πλεονεκτήματα του νέου δικτύου διερευνώνται χρησιμοποιώντας μικρομαγνητικές προσομοιώσεις. Εδώ, τα δισδιάστατα νανο-νησιά αντικαθίστανται από μαγνητικά περιστρεφόμενα ελλειψοειδή και χρησιμοποιείται ένα τρισδιάστατο πλέγμα υψηλής συμμετρίας. “Λόγω του εκφυλισμού της βασικής κατάστασης, η τάση των χορδών Dirac εξαφανίζεται χαλαρώνοντας τα μαγνητικά μονόπολα”, σημειώνει ο Sabri Koraltan, ένας από τους πρώτους συγγραφείς της μελέτης. Οι ερευνητές μετέφεραν τη μελέτη στο επόμενο στάδιο, όπου, στις προσομοιώσεις τους, ένα μαγνητικό μονοπώλιο διαδόθηκε μέσω του δικτύου εφαρμόζοντας εξωτερικά μαγνητικά πεδία, αποδεικνύοντας την εφαρμογή του ως φορείς πληροφοριών σε ένα νανο -τρισδιάστατο μαγνητικό δίκτυο.

Ο Sabri Koraltan προσθέτει: «Χρησιμοποιούμε την τρίτη διάσταση και την υψηλή συμμετρία του νέου πλέγματος για να λύσουμε τα μαγνητικά μονόπολα και να τα μετακινήσουμε στις επιθυμητές κατευθύνσεις, σχεδόν σαν πραγματικά ηλεκτρόνια. Άλλος επικεφαλής συγγραφέας Florian Slanovc καταλήγει: «Η θερμική σταθερότητα των μονόπολων γύρω από τη θερμοκρασία δωματίου και πάνω θα μπορούσε να θέσει τα θεμέλια για μια επαναστατική νέα γενιά τεχνολογιών αποθήκευσης 3D.

Αναφορά: «Χορδές Dirac χωρίς ένταση και μαγνητικά φορτία σε τρισδιάστατο τεχνητό πάγο περιστροφής» των Sabri Koraltan, Florian Slanovc, Florian Bruckner, Cristiano Nisoli, Andrii V. Chumak, Oleksandr V. Dobrovolskiy, Claas Abert και Dieter Suess, 5 Αυγούστου 2021 , Υλικά υπολογισμού NpjΕ
DOI: 10.1038 / s41524-021-00593-7

READ  Πού βρίσκονται στη Γη τα «δέντρα της Σελήνης»; Η NASA αποκαλύπτει πού στον κόσμο φυτεύτηκαν οι «διαστημικοί σπόροι»

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *