3D-geprinte nanomagneten onthullen de wereld van patronen in een magnetisch veld

Volgens een studie gepubliceerd in"Nature Nanotechnology" op de 21e gebruikte een internationaal team onder leiding van het Cavendish Laboratory van de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk geavanceerde 3D-printtechnologie om een ​​magnetische dubbele helix te creëren, net als de dubbele helix van DNA. Ze verdraaien elkaar en combineren de kromming, chiraliteit en sterke magnetische veldinteractie tussen de spiralen. Wetenschappers hebben dus ontdekt dat deze magnetische dubbele helixen topologische texturen op nanoschaal produceren in een magnetisch veld, dat nog nooit eerder is gezien, wat de deur opent naar de ontwikkeling van magnetische apparaten van de volgende generatie.

Magnetische apparaten beïnvloeden alle aspecten van de samenleving, inclusief energieopwekking, gegevensopslag en computergebruik. Maar magnetische computerapparatuur nadert snel hun krimpende limieten in tweedimensionale systemen. Voor de volgende generatie computers besteden mensen steeds meer aandacht aan driedimensionaal, omdat niet alleen een hogere dichtheid kan worden bereikt door de 3D-nanodraadarchitectuur, maar ook de driedimensionale geometrie het magnetisme kan veranderen en nieuwe functies kan bieden .

Trackgeheugen is een onvolwassen technologie. Het principe is om digitale gegevens op te slaan in de magnetische domeinmuren van nanodraden om informatieopslagapparaten te produceren met hogere betrouwbaarheid, prestaties en capaciteit. Maar tot nu toe was dit idee moeilijk te realiseren.

De afgelopen jaren hebben onderzoekers zich gericht op het ontwikkelen van nieuwe methoden voor het visualiseren van driedimensionale magnetische structuren en hebben ze ook een 3D-printtechnologie voor magnetische materialen ontwikkeld. De 3D-meting wordt uitgevoerd op de PolLux-bundellijn van de Zwitserse lichtbron, die momenteel de enige bundellijn is die zachte röntgentomografie kan leveren. Met behulp van geavanceerde röntgenbeeldvormingstechnologie zagen de onderzoekers dat de 3D-DNA-structuur verschillende texturen in de magnetisatie veroorzaakt in vergelijking met 2D. De gepaarde wanden tussen de magnetische domeinen (gebieden waar de magnetisatie allemaal in dezelfde richting wijst) in aangrenzende spiralen zijn sterk gekoppeld en daarom vervormd. Deze muren trekken elkaar aan en door de 3D-structuur draaien ze,"lock" op hun plaats en vormen sterke en regelmatige bindingen, vergelijkbaar met basenparen in DNA.

Claire Donnelly van het Cavendish Laboratory in Cambridge zei:"We ontdekten niet alleen dat 3D-structuren leiden tot interessante topologische nanotexturen bij magnetisatie, maar we ontdekten ook nieuwe veldconfiguraties op nanoschaal in verdwaalde magnetische velden. Als we de nanoschaal kunnen bereiken Door deze magnetische krachten te beheersen, zijn we dichter bij het bereiken van dezelfde mate van controle als in twee dimensies."

De onderzoekers zeiden dat de resultaten fascinerend zijn. De dubbele helixstructuur vergelijkbaar met DNA vormt sterke bindingen tussen de helices, waardoor hun vorm vervormt, en de vortex gevormd in een magnetisch veld rond deze bindingen - de topologische structuur is opwindender en zal veel toepassingsmogelijkheden hebben.