Naukowcy zaobserwowali dziwne nowe zachowanie, gdy materiał magnetyczny został podgrzewany. Gdy temperatura wzrasta, spin magnetyczny w tym materiale „zamarza” w tryb statyczny, który zwykle występuje, gdy temperatura spadnie. Naukowcy opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Nature Physics.
Naukowcy znaleźli to zjawisko w materiałach neodymowych. Kilka lat temu opisali ten element jako „szkło spinowe wywołane przez siebie”. Szkło spinowe jest zwykle stopem metalowym, na przykład atomy żelaza są losowo mieszane z siatką atomów miedzi. Każdy atom żelaza jest jak mały magnes lub spin. Te losowo umieszczone spiny wskazują w różnych kierunkach.
W przeciwieństwie do tradycyjnych okularów spinowych, które są losowo mieszane z materiałami magnetycznymi, neodym jest elementem. W przypadku braku jakiejkolwiek innej substancji pokazuje zachowanie witryfikacji w postaci kryształowej. Rotacja tworzy wzór obrotu jak spirala, która jest losowa i ciągle się zmienia.
W tym nowym badaniu naukowcy odkryli, że po podgrzaniu neodymu od -268 ° C do -265 ° C, jego spin „zamrożony” w solidnym wzorze, tworząc magnes w wyższej temperaturze. W miarę ostszczenia materiału powraca losowo obracający się wzór spiralny.
„Ten sposób„ zamrażania ”zwykle nie występuje w materiałach magnetycznych”, powiedział Alexander Khajetoorians, profesor mikroskopu sondy skaningowej na Uniwersytecie Radboud w Holandii.
Wyższe temperatury zwiększają energię w stałych, cieczach lub gazach. To samo dotyczy magnesów: w wyższych temperaturach obrót zwykle zaczyna się kołysać.
Khajetoorians powiedział: „Zachowanie magnetyczne neodymu, które zaobserwowaliśmy, jest w rzeczywistości sprzeczne z tym, co się dzieje„ normalnie ”. „Jest to całkiem intuicyjne, podobnie jak woda zamienia się w lód po podgrzaniu”.
To sprzeczne z intuicją zjawisko nie jest powszechne w naturze - niewiele materiałów zachowuje się w niewłaściwy sposób. Innym dobrze znanym przykładem jest sól Rochelle: jej ładunki tworzą uporządkowany wzór w wyższych temperaturach, ale są losowo rozmieszczone w niższych temperaturach.
Złożony teoretyczny opis szkła spinowego jest tematem nagrody Nobla w dziedzinie fizyki 2021. Zrozumienie, jak działają te okulary spinowe, jest również ważne dla innych obszarów nauki.
Khajetoorians powiedział: „Jeśli w końcu możemy symulować zachowanie tych materiałów, może również wywnioskować zachowanie dużej liczby innych materiałów”.
Potencjalne ekscentryczne zachowanie jest związane z koncepcją degeneracji: wiele różnych stanów ma tę samą energię, a system staje się sfrustrowany. Temperatura może zmienić tę sytuację: istnieje tylko określony stan, umożliwiając systemowi jawne wprowadzenie trybu.
To dziwne zachowanie może być stosowane w nowych koncepcjach przechowywania lub obliczeń informacyjnych, takich jak obliczanie mózgu.
Czas po: 05-2022
