3D-trykte nanomagneter avslører verden av mønstre i et magnetisk felt

Ifølge en studie publisert i"Nature Nanotechnology" den 21. brukte et internasjonalt team ledet av Cavendish Laboratory ved University of Cambridge i Storbritannia avansert 3D-utskriftsteknologi for å lage en magnetisk dobbelhelix, akkurat som den doble helixen av DNA. De vrir hverandre, og kombinerer krumning, kiralitet og sterk magnetfeltinteraksjon mellom spiralene. Forskere har dermed oppdaget at disse magnetiske doble helixene produserer topologiske teksturer i nanoskala i et magnetfelt, som aldri har vært sett før, og åpner døren for utviklingen av neste generasjons magnetiske enheter.

Magnetiske enheter påvirker alle aspekter av samfunnet, inkludert energiproduksjon, datalagring og databehandling. Men magnetiske dataenheter nærmer seg raskt sine krympende grenser i todimensjonale systemer. For neste generasjons databehandling, legger folk mer og mer oppmerksomhet på å vende seg til tredimensjonal, fordi ikke bare høyere tetthet kan oppnås gjennom 3D nanotrådarkitekturen, men også den tredimensjonale geometrien kan endre magnetismen og gi nye funksjoner .

Sporminne er en umoden teknologi. Prinsippet er å lagre digitale data i de magnetiske domeneveggene til nanotråder for å produsere informasjonslagringsenheter med høyere pålitelighet, ytelse og kapasitet. Men til nå har denne ideen vært vanskelig å realisere.

De siste årene har forskere fokusert på å utvikle nye metoder for å visualisere tredimensjonale magnetiske strukturer og har også utviklet en 3D-utskriftsteknologi for magnetiske materialer. 3D-målingen utføres på PolLux-strålelinjen til den sveitsiske lyskilden, som for øyeblikket er den eneste strålelinjen som er i stand til å gi myk røntgentomografi. Ved hjelp av avansert røntgenavbildningsteknologi observerte forskerne at 3D-DNA-strukturen forårsaker forskjellige teksturer i magnetiseringen sammenlignet med 2D. De sammenkoblede veggene mellom de magnetiske domenene (regioner hvor magnetiseringen alle peker i samme retning) i tilstøtende spiraler er sterkt koblet og deformeres derfor. Disse veggene tiltrekker hverandre, og på grunn av 3D-strukturen roterer de,"lås" på plass og danner sterke og regelmessige bindinger, lik basepar i DNA.

Claire Donnelly fra Cavendish Laboratory i Cambridge sa:"Ikke bare fant vi at 3D-strukturer førte til interessante topologiske nanoteksturer i magnetisering, men vi oppdaget også nye nanoskalafeltkonfigurasjoner i magnetiske felt. Hvis vi kan nå nanoskalaen Ved å kontrollere disse magnetiske kreftene er vi nærmere å oppnå samme grad av kontroll som i to dimensjoner."

Forskerne sa at resultatene er fascinerende. Den doble helixstrukturen som ligner på DNA danner sterke bindinger mellom heliksene, og deformerer dermed formen deres, og virvelen som dannes i et magnetfelt rundt disse bindingene - den topologiske strukturen er mer spennende, og den vil ha mange bruksmuligheter.