據(jù)21日發(fā)表在《自然·納米技術》上的一項研究，由英國劍橋大學卡文迪什實驗室領導的國際團隊使用先進3D打印技術制造了磁性雙螺旋，就像DNA的雙螺旋一樣，它們相互扭曲，結合了螺旋之間的曲率、手性和強磁場相互作用。科學家們由此發(fā)現(xiàn)這些磁性雙螺旋在磁場中產生納米級的拓撲紋理，這是此前從未見過的，為開發(fā)下一代磁性器件打開了大門。

磁性設備影響社會的方方面面，包括產生能量、數(shù)據(jù)存儲和計算。但磁性計算設備正在迅速接近其在二維系統(tǒng)中的縮小極限。對于下一代計算，人們越來越關注轉向三維，因為不僅可通過3D納米線架構實現(xiàn)更高的密度，而且三維幾何形狀可改變磁性并提供新功能。

賽道記憶是一種尚未成熟的技術，其原理是將數(shù)字數(shù)據(jù)存儲在納米線的磁疇壁中，以生產具有更高可靠性、性能和容量的信息存儲設備。但直到目前，這個想法一直很難實現(xiàn)。

在過去幾年中，研究人員將重點放在開發(fā)可視化三維磁結構的新方法，還開發(fā)了一種用于磁性材料的3D打印技術。3D測量是在瑞士光源PolLux光束線上進行的，這是目前唯一能夠提供軟X射線層析成像的光束線。使用先進的X射線成像技術，研究人員觀察到與2D相比，3DDNA結構導致磁化中的紋理不同。相鄰螺旋中的磁疇(磁化強度都指向同一方向的區(qū)域)之間的成對壁高度耦合，因此會變形。這些壁相互吸引，并且由于3D結構，它們旋轉、“鎖定”到位并形成牢固而規(guī)則的鍵，類似于DNA中的堿基對。

劍橋卡文迪什實驗室的克萊爾·唐納利表示：“我們不僅發(fā)現(xiàn)3D結構在磁化中導致有趣的拓撲納米紋理，而且在雜散磁場中也發(fā)現(xiàn)了新納米級場配置。如果我們能夠在納米尺度上控制這些磁力，我們就更接近于達到與二維相同程度的控制。”

研究人員表示，該結果令人著迷。類似DNA的雙螺旋結構在螺旋之間形成強鍵，從而使它們的形狀發(fā)生變形，而圍繞這些鍵在磁場中形成的漩渦——拓撲結構更令人興奮，其將擁有多方面應用前景。

(記者張夢然)