3D-printede nanomagneter afslører en verden af ​​mønstre i et magnetisk felt

Ifølge en undersøgelse offentliggjort i"Nature Nanotechnology" den 21. brugte et internationalt hold ledet af Cavendish Laboratory ved University of Cambridge i Det Forenede Kongerige avanceret 3D-printteknologi til at skabe en magnetisk dobbelthelix, ligesom den dobbelte helix af DNA. De vrider hinanden og kombinerer krumning, chiralitet og stærk magnetfeltinteraktion mellem spiralerne. Forskere har således opdaget, at disse magnetiske dobbelthelixer producerer topologiske teksturer i nanoskala i et magnetfelt, som aldrig er set før, hvilket åbner døren til udviklingen af ​​næste generations magnetiske enheder.

Magnetiske enheder påvirker alle aspekter af samfundet, herunder energiproduktion, datalagring og computere. Men magnetiske computerenheder nærmer sig hurtigt deres krympende grænser i todimensionelle systemer. For den næste generation af computere er folk mere og mere opmærksomme på at vende sig til tredimensional, fordi ikke kun kan højere tæthed opnås gennem 3D nanotrådsarkitekturen, men også den tredimensionelle geometri kan ændre magnetismen og give nye funktioner .

Sporhukommelse er en umoden teknologi. Dens princip er at gemme digitale data i de magnetiske domænevægge af nanotråde for at producere informationslagringsenheder med højere pålidelighed, ydeevne og kapacitet. Men indtil nu har denne idé været svær at realisere.

I de seneste par år har forskere fokuseret på at udvikle nye metoder til visualisering af tredimensionelle magnetiske strukturer og har også udviklet en 3D-printteknologi til magnetiske materialer. 3D-målingen udføres på PolLux-strålelinjen fra den schweiziske lyskilde, som i øjeblikket er den eneste strålelinje, der er i stand til at give blød røntgentomografi. Ved hjælp af avanceret røntgenbilledteknologi observerede forskerne, at 3D DNA-strukturen forårsager forskellige teksturer i magnetiseringen sammenlignet med 2D. De parrede vægge mellem de magnetiske domæner (områder, hvor magnetiseringen alle peger i samme retning) i tilstødende spiraler er stærkt koblede og deformeres derfor. Disse vægge tiltrækker hinanden, og på grund af 3D-strukturen roterer de,"lås" på plads og danner stærke og regelmæssige bindinger, svarende til basepar i DNA.

Claire Donnelly fra Cavendish Laboratory i Cambridge sagde:"Ikke kun fandt vi ud af, at 3D-strukturer førte til interessante topologiske nanoteksturer i magnetisering, men vi opdagede også nye nanoskala-feltkonfigurationer i herreløse magnetiske felter. Hvis vi kan nå nanoskalaen Ved at kontrollere disse magnetiske kræfter er vi tættere på at opnå samme grad af kontrol som i to dimensioner."

Forskerne sagde, at resultaterne er fascinerende. Den dobbelte helixstruktur, der ligner DNA, danner stærke bindinger mellem helixerne og deformerer dermed deres form, og hvirvelen dannet i et magnetfelt omkring disse bindinger - den topologiske struktur er mere spændende, og den vil have mange anvendelsesmuligheder.