Наномагнетики, напечатанные на 3D-принтере, открывают мир закономерностей в магнитном поле

Согласно исследованию, опубликованному в" Nature Nanotechnology" 21-го числа международная группа специалистов во главе с Кавендишской лабораторией Кембриджского университета в Соединенном Королевстве использовала передовые технологии 3D-печати для создания двойной магнитной спирали, подобной двойной спирали ДНК. Они скручивают друг друга, сочетая в себе кривизну, хиральность и сильное магнитное поле взаимодействия между спиралями. Таким образом, ученые обнаружили, что эти двойные магнитные спирали создают в магнитном поле топологические текстуры нанометрового масштаба, чего раньше никогда не видели, открывая дверь для разработки магнитных устройств следующего поколения.

Магнитные устройства влияют на все аспекты жизни общества, включая производство энергии, хранение данных и вычисления. Но магнитные вычислительные устройства быстро приближаются к своим пределам сжатия в двумерных системах. Для следующего поколения вычислений люди уделяют все больше и больше внимания переходу к трехмерным, потому что не только может быть достигнута более высокая плотность с помощью архитектуры трехмерных нанопроволок, но также трехмерная геометрия может изменить магнетизм и предоставить новые функции .

Память треков - это незрелая технология. Его принцип заключается в хранении цифровых данных в магнитных доменных стенках нанопроволок для создания устройств хранения информации с более высокой надежностью, производительностью и емкостью. Но до сих пор эту идею было сложно реализовать.

В последние несколько лет исследователи сосредоточились на разработке новых методов визуализации трехмерных магнитных структур, а также разработали технологию 3D-печати для магнитных материалов. Трехмерное измерение выполняется на луче PolLux швейцарского источника света, который в настоящее время является единственным лучом, способным обеспечить мягкую рентгеновскую томографию. Используя передовую технологию рентгеновского изображения, исследователи обнаружили, что трехмерная структура ДНК вызывает другие текстуры намагниченности по сравнению с двумерной. Парные стенки между магнитными доменами (области, где все намагниченности направлены в одном направлении) в соседних спиралях сильно связаны и, следовательно, деформируются. Эти стены притягиваются друг к другу, и благодаря трехмерной структуре они вращаются," lock" на место и образуют прочные и регулярные связи, подобные парам оснований в ДНК.

Клэр Доннелли из Кавендишской лаборатории в Кембридже сказала:" Мы не только обнаружили, что трехмерные структуры приводят к интересным топологическим наноструктурам в намагниченности, но мы также обнаружили новые конфигурации поля в наномасштабе в паразитных магнитных полях. Если мы сможем достичь наномасштаба. Управляя этими магнитными силами, мы будем ближе к достижению той же степени контроля, что и в двух измерениях."

Исследователи сказали, что результаты впечатляют. Структура двойной спирали, подобная ДНК, образует прочные связи между спиралями, тем самым деформируя их форму, а вихрь образуется в магнитном поле вокруг этих связей - топологическая структура более захватывающая, и у нее будет много перспективных приложений.