Naukowcy zaobserwowali nowe, dziwne zachowanie podczas podgrzewania materiału magnetycznego.Kiedy temperatura wzrasta, spin magnetyczny w tym materiale „zamarza” i przechodzi w tryb statyczny, co zwykle ma miejsce, gdy temperatura spada.Naukowcy opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Nature Physics.
Naukowcy odkryli to zjawisko w materiałach neodymowych.Kilka lat temu opisali ten pierwiastek jako „samoindukowane szkło obrotowe”.Szkło spinowe jest zwykle stopem metalu, na przykład atomy żelaza są losowo mieszane w siatkę atomów miedzi.Każdy atom żelaza jest jak mały magnes lub spin.Te losowo rozmieszczone spiny skierowane są w różnych kierunkach.
W przeciwieństwie do tradycyjnych okularów typu spin, które są losowo mieszane z materiałami magnetycznymi, neodym jest pierwiastkiem.W przypadku braku jakiejkolwiek innej substancji wykazuje zachowanie zeszklenia w postaci krystalicznej.Rotacja tworzy wzór rotacji przypominający spiralę, która jest przypadkowa i stale się zmienia.
W nowym badaniu naukowcy odkryli, że po podgrzaniu neodymu z -268°C do -265°C jego spin „zamarzł” w stały wzór, tworząc magnes o wyższej temperaturze.W miarę ochładzania materiału powraca losowo obracający się spiralny wzór.
„Ten sposób «zamrażania» zwykle nie występuje w materiałach magnetycznych” – powiedział Alexander Khajetoorians, profesor mikroskopu z sondą skanującą na Uniwersytecie Radboud w Holandii.
Wyższe temperatury zwiększają energię w ciałach stałych, cieczach lub gazach.To samo dotyczy magnesów: w wyższych temperaturach obrót zwykle zaczyna się chwiać.
Khajetoorians powiedzieli: „Zaobserwowane przez nas magnetyczne zachowanie neodymu jest w rzeczywistości sprzeczne z tym, co dzieje się „normalnie”.„Jest to dość sprzeczne z intuicją, podobnie jak woda zamienia się w lód po podgrzaniu”.
To sprzeczne z intuicją zjawisko nie jest powszechne w przyrodzie – 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 opis teoretyczny szkła spinowego jest tematem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2021.Zrozumienie, jak działają te okulary obrotowe, jest również ważne dla innych dziedzin nauki.
Khajetoorians powiedzieli: „jeśli w końcu uda nam się zasymulować zachowanie tych materiałów, będziemy mogli wywnioskować również zachowanie dużej liczby innych materiałów”.
Potencjalne zachowanie ekscentryczne jest powiązane z koncepcją degeneracji: wiele różnych stanów ma tę samą energię, a system staje się sfrustrowany.Temperatura może zmienić tę sytuację: istnieje tylko określony stan, umożliwiający systemowi jawne wejście w tryb.
To dziwne zachowanie można wykorzystać w nowych koncepcjach przechowywania informacji lub obliczeń, takich jak przetwarzanie mózgowe.
Czas publikacji: 05 sierpnia 2022 r
