3D Magnetic Nanonetwork - Đột phá kích hoạt thế hệ công nghệ 3D

Mạng nano ba chiều (3D) hứa hẹn một kỷ nguyên hiện đại với nhiều ứng dụng trong quang học, y học và sinh học. Việc hiện thực hóa các kiến ​​trúc nano từ tính 3D có thể cho phép các thiết bị lưu trữ dữ liệu cực nhanh. Các từ trường đối nghịch nhau do đó hệ thống có thể xuất hiện các điện tích từ tính hoặc các đơn cực từ tính, có thể được sử dụng làm vật mang thông tin di động, nhị phân.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Vienna hiện đã thiết kế mạng lưới băng quay nhân tạo 3D đầu tiên chứa các điện tích từ trường không liên kết. Các kết quả được công bố trên tạp chí Computational Materials trình bày một minh chứng lý thuyết đầu tiên rằng, trong mạng tinh thể mới, các đơn cực từ ổn định ở nhiệt độ phòng và có thể được điều khiển theo yêu cầu bằng từ trường bên ngoài. 

Trong mạng tinh thể mới, các đơn cực từ thể hiện sự ổn định ở nhiệt độ phòng và các mô phỏng lý thuyết đầu tiên, nó có thể được vận hành theo yêu cầu bởi từ trường bên ngoài. 

Các đơn cực từ nổi lên được quan sát trong một lớp vật liệu từ tính được gọi là băng spin. Tuy nhiên, quy mô nguyên tử và nhiệt độ thấp cần thiết để ổn định của chúng đã hạn chế khả năng kiểm soát.

Điều này dẫn đến sự phát triển của băng nhân tạo 2D, nơi các mô men đơn nguyên tử được thay thế bằng các nano từ tính được sắp xếp trên các mạng lưới khác nhau. Việc mở rộng quy mô cho phép nghiên cứu các đơn cực từ tính mới nổi trên các nền tảng dễ tiếp cận hơn. 

Đảo ngược hướng từ tính của các nano cụ thể sẽ truyền các đơn cực đi xa hơn một đỉnh, để lại dấu vết phía sau. Dấu vết này, dây Dirac, cần thiết để lưu trữ năng lượng và liên kết các đơn cực, hạn chế khả năng di chuyển. 

Các nhà nghiên cứu xung quanh Sabri Koraltan và Florian Slanovc, được dẫn đầu bởi Dieter Suess tại Đại học Vienna, hiện đã thiết kế một mạng lưới băng quay nhân tạo 3D đầu tiên kết hợp những ưu điểm của cả băng quay nhân tạo nguyên tử và 2D. 

Trong sự hợp tác với nhóm Từ tính và Từ học từ Đại học Vienna, và Bộ phận Lý thuyết của Phòng thí nghiệm Los Alamos, Hoa Kỳ, những lợi ích của mạng tinh thể mới được nghiên cứu bằng cách sử dụng các mô phỏng vi từ. Ở đây, các nano 2D phẳng được thay thế bằng các ellipsoid quay từ tính và mạng tinh thể ba chiều có tính đối xứng cao.

Sabri Koraltan, một trong những tác giả đầu tiên của nghiên cứu, nhận xét: “Do sự thoái hóa của trạng thái cơ bản, sức căng của dây Dirac biến mất, không liên kết các đơn cực từ tính. Các nhà nghiên cứu đã tiến hành sang bước tiếp theo, đó trong mô phỏng của họ, một đơn cực từ được truyền qua mạng bằng cách áp dụng từ trường bên ngoài, chứng minh ứng dụng của nó như là vật mang thông tin trong mạng nano từ tính 3D.

Sabri Koraltan cho biết thêm "Chúng tôi sử dụng chiều thứ ba và tính đối xứng cao trong mạng tinh thể mới để tháo liên kết các đơn cực từ tính và di chuyển chúng theo các hướng mong muốn, gần giống như các electron thực sự." 

Tác giả Florian Slanovc kết luận, “Tính ổn định nhiệt của các đơn cực có thể đặt nền tảng cho thế hệ công nghệ lưu trữ 3D đột phá mới.”