פריצתדרךבננו——מבניםמגנטייםתלת——ממדייםיכולהלשנותאתהמחשובהמודרני

מדעניםעשוצעדלקראתיצירתמכשיריםרביעוצמההרותמיםמטעןמגנטיעלידייצירתהעתקתלתמימדיראשוןאיפעםשלחומרהמכונהספין——קרח。

חומריקרחספיןהםיוצאידופןביותרשכןישלהםמהשנקראפגמיםשמתנהגיםכקוטביחידשלמגנט。

מגנטיםחד——קוטבייםאלו,הידועיםגםבשםמונופוליםמגנטיים,אינםקיימיםבטבע;כאשרכלחומרמגנטינחתךלשנייםהואתמידיוצרמגנטחדשעםקוטבצפוניודרום。

במשךעשרותשניםמדעניםחיפשולמרחקיםאחרעדויותלמונופוליםמגנטייםהמתרחשיםבאופןטבעיבתקווהלקבץסוףסוףאתכוחותהיסודשלהטבעלתוךמהשנקראתיאוריהשלהכל,לשיםאתכלהפיזיקהתחתקורתגגאחת。

עםזאת,בשניםהאחרונותהפיזיקאיםהצליחולייצרגרסאותמלאכותיותשלמונופולמגנטיבאמצעותיצירתחומריספין——קרחדו——ממדיים。

עדהיוםמבניםאלההדגימובהצלחהמונופולמגנטי,אךאיאפשרלהשיגאתאותהפיזיקהכאשרהחומרמוגבללמישורבודד。ואכן,הגיאומטריההתלתמימדיתהספציפיתשלסריגהקרחהספיןהיאהמפתחליכולתיוצאתהדופןשלוליצורמבניםזעיריםהמחקיםמונופוליםמגנטיים。

במחקרחדששפורסםהיוםב自然通信、צוותבראשותמדעניםמאוניברסיטתקרדיףיצראתהעתקהתלת——ממדהראשוןאיפעםשלחומרספין——קרחתוךשימושבסוגמתוחכםשלהדפסהועיבודתלת——ממדיים。

הצוותאומרשטכנולוגייתההדפסההתלתמימדיתאפשרהלהםלהתאיםאתהגיאומטריהשלהקרחהמלאכותי,כלומרהםיכוליםלשלוטבאופןשבוהמונופוליםהמגנטייםנוצריםומזזיםבמערכות。

היכולתלתפעלאתהמגנטיםהמונופוליםהמיניבתלת——ממדיכולהלפתוחשורהשלמהשליישומים,לדבריהם,מאחסוןמחשבמשופרועדליצירתרשתותמחשובתלת——ממדיותהמחקותאתהמבנההעצבישלהמוחהאנושי。

“במשךלמעלהמ-10שניםמדעניםיוצריםוחוקריםקרחספיןמלאכותיבשנימימדים。עלידיהרחבתמערכותכאלהלתלתמימדאנומקבליםייצוגהרבהיותרמדויקשלהפיזיקההמונופוליתשלקרחספיןומסוגליםלחקוראתההשפעהשלמשטחים”,אמרהמחברהראשיד”רסםלדאקמביתהספרלפיזיקהואסטרונומיהשלאוניברסיטתקרדיף。

“זוהפעםהראשונהשמישהוהצליחליצורהעתקתלת——ממדימדויקשלספין——קרח,בעיצובו,בקנהמידהננו。

הספין——קרחהמלאכותינוצרבאמצעותטכניקותנניו——יצורתלת——ממדיותמתקדמות,בהןננו——חוטיםזעיריםנערמולארבעשכבותבמבנהסריג,שבעצמונמדדפחותמרוחבשלשערהאנושיתבסךהכל。

סוגמיוחדשלמיקרוסקופיההמכונהמיקרוסקופיהשלכוחמגנטי,הרגישהלמגנטיות,שימשאזכדילדמייןאתהמטעניםהמגנטייםהקיימיםבמכשיר,מהשמאפשרלצוותלעקובאחרתנועתהמגנטיםהחד——קוטבייםעלפניהמבנההתלת——ממדי。

“העבודהשלנוחשובהמכיווןשהיאמראהשניתןלהשתמשבטכנולוגיותהדפסהתלת——ממדיותבקנהמידהננומטריכדילחקותחומריםשבדרךכללמסונתזיםבאמצעותכימיה”,המשיךד”רלדאק。

“בסופושלדבר,עבודהזויכולהלספקאמצעילייצורמטא——חומריםמגנטייםחדשים,שבהםמאפייניהחומרמכווניםעלידישליטהבגיאומטריההתלת——ממדיתשלסריגמלאכותי。

“התקניאחסוןמגנטיים,כמוכונןדיסקקשיחאוהתקניזיכרוןגישהאקראיתמגנטיים,הםתחוםנוסףשעלוללהיותמושפעמאודמהפריצההזו。מכיווןשהמכשיריםהנוכחייםמשתמשיםרקבשנייםמתוךשלושתהמימדיםהזמינים,הדברמגבילאתכמותהמידעשניתןלאחסן。מכיווןשניתןלהזיזאתהמונופוליםמסביבלרשתהתלת——ממדיתבאמצעותשדהמגנטי,ייתכןשניתןיהיהליצורהתקןאחסוןתלת——ממדיאמיתיהמבוססעלמטעןמגנטי”。