3D打印纳米磁铁揭示磁场中的图案世界

展全思梦 2025-11-02 20:30:08

3D打印纳米磁铁揭示磁场中的图案世界

3D打印纳米磁铁揭示磁场中的图案世界字体：小中大分享到：3D打印纳米磁铁揭示磁场中的图案世界2021-12-22 09:38:55来源：科技日报

根据21日发表在《自然纳米技术》杂志上的一项研究，由英国剑桥大学卡文迪什实验室领导的国际团队利用先进的3D打印技术制造了磁性双螺旋，就像DNA的双螺旋一样，它们相互扭曲，结合了螺旋之间的曲率、手性和强磁场相互作用。科学家由此发现，这些磁性双螺旋在磁场中产生纳米级拓扑织构，这是以前从未见过的，为开发下一代磁性器件打开了大门。

磁性设备影响着社会的方方面面，包括能源生成、数据存储和计算。然而，在二维系统中，磁性计算设备正迅速接近其收缩极限。对于下一代计算，人们越来越关注转向3D，因为3D纳米线架构不仅可以实现更高的密度，而且3D几何可以改变磁性并提供新的功能。

滚道存储器是一种不成熟的技术，其原理是将数字数据存储在纳米线的磁畴壁中，以生产具有更高可靠性、性能和容量的信息存储设备。但直到现在，这个想法还很难实现。

在过去的几年里，研究人员一直专注于开发可视化3D磁性结构的新方法，并开发了一种磁性材料的3D打印技术。三维测量在瑞士光源PolLux光束线上进行，这是目前唯一能提供软X射线层析成像的光束线。利用先进的X射线成像技术，研究人员观察到，与2D相比，3DDNA结构导致了不同的磁化结构。相邻螺旋中的磁畴(磁化方向都指向同一方向的区域)之间的成对壁高度耦合，因此它们会变形。这些壁相互吸引，由于3D结构，它们旋转，“锁定”在适当的位置，并形成牢固而规则的结合，类似于DNA中的碱基对。

剑桥卡文迪许实验室的克莱尔·唐纳利(Claire donnelly)说:“我们不仅发现3D结构导致磁化中有趣的拓扑纳米织构，还发现杂散磁场中新的纳米尺度场构型。如果我们能够在纳米尺度上控制这些磁力，我们就更接近于实现与二维同样程度的控制。”

研究人员表示，结果令人着迷。类DNA双螺旋结构在螺旋之间形成强键，从而使其形状变形，而在磁场中围绕这些键形成的涡旋拓扑结构更令人兴奋，它将有许多应用前景。

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