Kunstige nanomagneter inspirerer til mekanisk system med hukommelseskapacitet

Et internationalt forskerhold, herunder Los Alamos National Laboratory og Tel Aviv University, har udviklet et unikt, mekanisk metamateriale, der ligesom en computer, der følger instruktioner, kan huske rækkefølgen af ​​handlinger udført på den. Opkaldt Chaco, efter det arkæologiske sted i det nordlige New Mexico, tilbyder det nye metamateriale en rute til applikationer inden for hukommelseslagring, robotteknologi og endda mekanisk databehandling.

Forskningen er blevet offentliggjort i Nature Communications .

"Hvis du trækker i et gummibånd og derefter vrider det, får du det samme resultat, som hvis du havde snoet og derefter trukket det. Almindelige materialer reagerer på samme måde på en sekvens af mekaniske manipulationer uanset deres rækkefølge," sagde Cristiano Nisoli. videnskabsmand ved Los Alamos.

"Men Chaco udviser historieafhængig adfærd og husker tidligere operationer. Den hukommelse er typisk for magnetiske frem for mekaniske systemer; vi designede eksplicit Chaco som den mekaniske analog af en nanomagnet, kaldet Shakti. Vores idé var, at Chaco kunne arve magnetiske systemer. hukommelsesegenskaber typisk fraværende i mekanik."

Design inspireret af magnetisk frustration

Begrebet frustration, typisk for eksotiske magnetiske systemer, inspirerede Chacos design og underbygger dets hukommelsesegenskaber. Magneter kan forhindres i at nå en enkel, ordnet tilstand ved geometrisk frustration, hvis deres magnetiske momenter er strategisk opbygget. På samme måde er Chacos tredimensionelle byggeklodser arrangeret på inkompatible måder, der forhindrer dem i nemt at sætte sig ind i en ordnet, lavenergi-konfiguration.

"Dette arrangement genererer en mangfoldighed af interne tilstande, som hukommelsen kan kodes ind i," sagde Chaviva Sirote-Katz, doktorand ved Tel Aviv Universitet.