3 dचुंबकीयनॅनोस्ट्रक्चर्समधीलप्रगतीआधुनिककाळातीलसंगणनातबदलकरूशकते

स्पिन——बर्फम्हणूनओळखल्याजाणार्यापदार्थाचीपहिलीत्रिमितीयप्रतिकृतीतयारकरूनचुंबकीयचार्जवापरणाऱ्याशक्तिशालीउपकरणांच्यानिर्मितीच्यादिशेनेशास्त्रज्ञांनीएकपाऊलटाकलेआहे。

स्पिनआइसमटेरिअलअत्यंतअसामान्यअसतातकारणत्याततथाकथितदोषअसतातजेचुंबकाच्याएकलध्रुवाप्रमाणेवागतात。

हेएकलध्रुवचुंबक,ज्यांनाचुंबकीयमोनोपोलअसेहीम्हणतात,निसर्गातअस्तित्वातनाहीत;जेव्हाप्रत्येकचुंबकीयपदार्थाचेदोनभागकेलेजाताततेव्हातेनेहमीउत्तरआणिदक्षिणध्रुवासहएकनवीनचुंबकतयारकरेल。

सर्वभौतिकशास्त्रएकाचछताखालीठेवून,निसर्गाच्यामूलभूतशक्तींनासर्वगोष्टींच्यातथाकथितसिद्धांतामध्येएकत्रितकरण्याच्याआशेनेअनेकदशकांपासूनशास्त्रज्ञनैसर्गिकरित्याउद्भवणाऱ्याचुंबकीयमोनोपोल्सच्यापुराव्यासाठीदूरदूरपर्यंतशोधतआहेत。

तथापि,अलिकडच्यावर्षांतभौतिकशास्त्रज्ञांनीद्विमितीयस्पिन——बर्फसामग्रीच्यानिर्मितीद्वारेचुंबकीयमोनोपोलच्याकृत्रिमआवृत्त्यातयारकरण्यासव्यवस्थापितकेलेआहे。

आजपर्यंतयासंरचनांनीचुंबकीयमोनोपोलयशस्वीरित्याप्रदर्शितकेलेआहे,परंतुजेव्हासामग्रीएकाचविमानातमर्यादितअसतेतेव्हासमानभौतिकशास्त्रप्राप्तकरणेअशक्यआहे。खरंच,हीस्पिन——बर्फजाळीचीविशिष्टत्रि——आयामीभूमितीआहेजीचुंबकीयमोनोपोलचीनक्कलकरणार्यालहानरचनातयारकरण्याच्याअसामान्यक्षमतेचीगुरुकिल्लीआहे。

नेचरकम्युनिकेशन्समध्येआजप्रकाशितझालेल्याएकानवीनअभ्यासात,कार्डिफविद्यापीठातीलशास्त्रज्ञांच्यानेतृत्वाखालीलटीमनेअत्याधुनिकप्रकारच्या3 dप्रिंटिंगआणिप्रक्रियेचावापरकरूनस्पिन——बर्फसामग्रीचीपहिली3 dप्रतिकृतीतयारकेलीआहे。

टीमचेम्हणणेआहेकी3 dप्रिंटिंगतंत्रज्ञानानेत्यांनाकृत्रिमस्पिन——बर्फाचीभूमितीतयारकरण्याचीपरवानगीदिलीआहे,याचाअर्थतेसिस्टममध्येचुंबकीयमोनोपोलकसेतयारहोतातआणिफिरतातयावरनियंत्रणठेवूशकतात。

3 dमध्येमिनीमोनोपोलमॅग्नेटहाताळण्याससक्षमअसल्यानेत्यांचेम्हणणेआहेकी,वर्धितसंगणकसंचयनापासूनतेमानवीमेंदूच्यातंत्रिकासंरचनेचीनक्कलकरणार्या3 dकंप्युटिंगनेटवर्कच्यानिर्मितीपर्यंतअनेकअनुप्रयोगउघडूशकतात。

“10वर्षांहूनअधिककाळशास्त्रज्ञदोनआयामांमध्येकृत्रिमस्पिन——बर्फतयारआणिअभ्यासकरतआहेत。अशाप्रणालींचात्रि——आयामींपर्यंतविस्तारकरूनआम्हीस्पिन——बर्फमोनोपोलभौतिकशास्त्राचेअधिकअचूकप्रतिनिधित्वमिळवूशकतोआणिपृष्ठभागाच्याप्रभावाचाअभ्यासकरण्याससक्षमआहोत,“कार्डिफविद्यापीठाच्याभौतिकशास्त्रआणिखगोलशास्त्राच्याशाळेतीलप्रमुखलेखकडॉ。सॅम लडाक म्हणाले。

“नॅनोस्केलवर,डिझाइननुसार,स्पिन——बर्फाचीअचू3 dपक्रतिकृतीतयारकरण्याचीहीपहिलीचवेळआहे。”

कृत्रिमस्पिन——बर्फहेअत्याधुनिक3 dनॅनोफॅब्रिकेशनतंत्रवापरूनतयारकेलेगेलेहोतेज्यातलहाननॅनोवायरएकाजाळीच्यासंरचनेतचारथरांमध्येस्टॅककेलेगेलेहोते,ज्याचीरुंदीमानवीकेसांपेक्षाकमीहोती。

चुंबकीयशक्तीमायक्रोस्कोपीम्हणूनओळखल्याजाणार्याविशेषप्रकारचीमायक्रोस्कोपी,जीचुंबकत्वासाठीसंवेदनशीलआहे,नंतरउपकरणावरउपस्थितअसलेल्याचुंबकीयशुल्काचीकल्पनाकरण्यासाठीवापरलीगेली,ज्यामुळेटीमला3 dसंरचनेतएकल——ध्रुवचुंबकांच्याहालचालींचामागोवाघेताआला。

“आमचेकार्यमहत्त्वाचेआहेकारणतेदर्शवितेकीनॅनोस्केल3 dप्रिंटिंगतंत्रज्ञानाचावापरसामान्यतःरसायनशास्त्राद्वारेसंश्लेषितकेलेल्यासामग्रीचीनक्कलकरण्यासाठीकेलाजाऊशकतो,“डॉ。लडाक पुढे म्हणाले。

“शेवटी,हेकामनवीनचुंबकीयमेटामटेरियल्सतयारकरण्यासाठीएकसाधनप्रदानकरूशकते,जेथेकृत्रिमजाळीच्या3 dभूमितीवरनियंत्रणकरूनभौतिकगुणधर्मट्यूनकेलेजातात。

“मॅग्नेटिकस्टोरेजडिव्हाइसेस,जसेकीहार्डडिस्कड्राइव्हकिंवामॅग्नेटिकरँडमऍक्सेसमेमरीडिव्हाइसेस,हेआणखीएकक्षेत्रआहेज्यावरयायशामुळेमोठ्याप्रमाणावरपरिणामहोऊशकतो。सध्याचीउपकरणेउपलब्धतीनपैकीफक्तदोनपरिमाणवापरतअसल्याने,हेसंचयितकरतायेणारीमाहितीमर्यादितकरते。चुंबकीयक्षेत्रवापरूनमोनोपोल3 dजाळीभोवतीहलवतायेतअसल्यानेचुंबकीयचार्जवरआधारितखरे3 dस्टोरेजडिव्हाइसतयारकरणेशक्यहोऊशकते。