3D納米網(wǎng)絡(luò)在光子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和自旋電子學(xué)方面有著廣泛的應(yīng)用。三維磁性納米架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)超高速、低能耗的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。近日，維也納大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出了第一個(gè)承載非結(jié)合磁電荷的三維人工自旋冰晶格，有望促成3D磁性納米網(wǎng)絡(luò)成為新一代存儲(chǔ)技術(shù)。
在新的晶格中，磁單極子在室溫下可以保持穩(wěn)定，并且可以由外部磁場(chǎng)按需引導(dǎo)。在此之前，科學(xué)家們?cè)谝活?lèi)被稱(chēng)為自旋冰的磁性材料中觀察到了新興的磁單極。然而，原子尺度和其穩(wěn)定性所需的低溫限制了其可控性。
由此形成了二維人工自旋冰的發(fā)展，其中單原子矩被排列在不同格子上的磁性納米片所取代。然而，當(dāng)材料被限制在一個(gè)平面上時(shí)，它就不可能獲得獲得相同的物理特性。因此，科學(xué)家們一直在致力于將其擴(kuò)展到三維幾何結(jié)構(gòu)上。
這一次，在維也納大學(xué)博士的帶領(lǐng)下，研究人員們開(kāi)發(fā)出了第一個(gè)三維人造自旋冰晶格，并利用微電磁模擬研究了這種新晶格的優(yōu)點(diǎn)。在這里，平坦的二維納米片被磁性旋轉(zhuǎn)橢圓體所取代，并使用了高對(duì)稱(chēng)性的三維晶格。
此外，該晶格結(jié)合了原子和二維人造自旋冰的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)磁單極通過(guò)施加外部磁場(chǎng)在晶格中傳播，證明了其作為信息載體在三維磁納米網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。而且利用新晶格中的第三維和高對(duì)稱(chēng)性可以解除磁單極的束縛，并能夠在所需的方向上移動(dòng)它們，跟真正的電子相差無(wú)幾。
該研究中，單極子能夠在室溫及以上的條件保持穩(wěn)定，未來(lái)，其或?yàn)樾乱淮S存儲(chǔ)技術(shù)奠定基礎(chǔ)，且有望促成3D磁性納米網(wǎng)絡(luò)成為新一代存儲(chǔ)技術(shù)。
