Các hạt nano được in 3D tiết lộ thế giới của các mẫu trong một từ trường

Theo một nghiên cứu được công bố trên" Nature Nanotechnology" vào ngày 21, một nhóm nghiên cứu quốc tế dẫn đầu bởi Phòng thí nghiệm Cavendish tại Đại học Cambridge, Vương quốc Anh đã sử dụng công nghệ in 3D tiên tiến để tạo ra một chuỗi xoắn kép từ tính, giống như chuỗi xoắn kép của DNA. Chúng xoắn vào nhau, kết hợp độ cong, độ liền khối và tương tác từ trường mạnh giữa các xoắn ốc. Do đó, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng những chuỗi xoắn kép từ tính này tạo ra kết cấu tôpô quy mô nano trong một từ trường, điều chưa từng thấy trước đây, mở ra cánh cửa cho sự phát triển của các thiết bị từ tính thế hệ tiếp theo.

Các thiết bị từ tính ảnh hưởng đến tất cả các khía cạnh của xã hội, bao gồm sản xuất năng lượng, lưu trữ dữ liệu và tính toán. Nhưng các thiết bị tính toán từ tính đang nhanh chóng đạt đến giới hạn thu hẹp của chúng trong các hệ thống hai chiều. Đối với thế hệ máy tính tiếp theo, mọi người ngày càng chú ý nhiều hơn đến việc chuyển sang không gian ba chiều, bởi vì không chỉ có thể đạt được mật độ cao hơn thông qua kiến ​​trúc dây nano 3D, mà hình học ba chiều cũng có thể thay đổi từ tính và cung cấp các chức năng mới .

Theo dõi bộ nhớ là một công nghệ chưa trưởng thành. Nguyên tắc của nó là lưu trữ dữ liệu số trong các bức tường miền từ tính của dây nano để tạo ra các thiết bị lưu trữ thông tin với độ tin cậy, hiệu suất và dung lượng cao hơn. Nhưng đến nay, ý tưởng này khó thành hiện thực.

Trong vài năm qua, các nhà nghiên cứu đã tập trung phát triển các phương pháp mới để hình dung các cấu trúc từ tính ba chiều và cũng đã phát triển công nghệ in 3D cho các vật liệu từ tính. Phép đo 3D được thực hiện trên đường tia PolLux của nguồn sáng Thụy Sĩ, hiện là đường tia duy nhất có khả năng cung cấp hình ảnh chụp cắt lớp tia X mềm. Sử dụng công nghệ hình ảnh tia X tiên tiến, các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng cấu trúc DNA 3D gây ra các kết cấu khác nhau trong từ hóa so với 2D. Các bức tường ghép nối giữa các miền từ tính (các vùng mà từ hóa đều hướng theo cùng một hướng) trong các đường xoắn ốc liền kề có tính liên kết cao và do đó bị biến dạng. Các bức tường này hút nhau và do cấu trúc 3D, chúng xoay," khóa" vào vị trí và hình thành các liên kết mạnh và đều đặn, tương tự như các cặp bazơ trong DNA.

Claire Donnelly thuộc Phòng thí nghiệm Cavendish ở Cambridge cho biết:" Chúng tôi không chỉ phát hiện ra rằng các cấu trúc 3D dẫn đến các kết cấu nano tôpô thú vị trong từ hóa, mà chúng tôi còn phát hiện ra các cấu hình trường nano mới trong từ trường lạc. Nếu chúng ta có thể đạt đến kích thước nano Bằng cách kiểm soát các lực từ trường này, chúng ta sẽ tiến gần hơn đến việc đạt được mức độ kiểm soát tương tự như trong hai chiều."

Các nhà nghiên cứu cho biết kết quả thật hấp dẫn. Cấu trúc xoắn kép tương tự như DNA tạo thành các liên kết bền vững giữa các vòng xoắn, do đó làm biến dạng hình dạng của chúng, và dòng xoáy được hình thành trong từ trường xung quanh các liên kết này - cấu trúc tôpô thú vị hơn và nó sẽ có nhiều triển vọng ứng dụng.