Onderzoekers zagen een vreemd nieuw gedrag wanneer een magnetisch materiaal werd verwarmd. Wanneer de temperatuur stijgt, "bevriest" de magnetische spin in dit materiaal in een statische modus, die meestal optreedt wanneer de temperatuur daalt. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Nature Physics.
Onderzoekers vonden dit fenomeen bij neodymiummaterialen. Een paar jaar geleden beschreven ze dit element als "zelf geïnduceerd spinglas". Spinglas is meestal een metalen legering, bijvoorbeeld, ijzeratomen worden willekeurig gemengd in een rooster van koperatomen. Elk ijzeratoom is als een kleine magneet of draait. Deze willekeurig geplaatste spins wijzen in verschillende richtingen.
In tegenstelling tot traditionele spinglazen, die willekeurig worden gemengd met magnetische materialen, is neodymium een element. Bij afwezigheid van een andere stof toont het het gedrag van vitrificatie in kristalvorm. Rotatie vormt een rotatiepatroon zoals een spiraal, die willekeurig en voortdurend verandert.
In deze nieuwe studie ontdekten onderzoekers dat toen ze neodymium verwarmden van -268 ° C tot -265 ° C, zijn spin "bevroren" in een vast patroon, een magneet vormde bij een hogere temperatuur. Terwijl het materiaal afkoelt, keert het willekeurig roterende spiraalvormige patroon terug.
"Deze modus van 'bevriezen' komt meestal niet voor in magnetische materialen," zei Alexander Khajetoorians, een scanning -sonde microscoop professor aan de Radboud University in Nederland.
Hogere temperaturen verhogen de energie in vaste stoffen, vloeistoffen of gassen. Hetzelfde geldt voor magneten: bij hogere temperaturen begint rotatie meestal te wiebelen.
Khajetoorians zei: "Het magnetische gedrag van neodymium dat we hebben waargenomen, is eigenlijk in strijd met wat er" normaal "." "Dit is vrij contra -intuïtief, net zoals water in ijs verandert wanneer verwarmd."
Dit contra -intuïtieve fenomeen is niet gebruikelijk van aard - er zijn weinig materialen bekend dat ze zich op de verkeerde manier gedragen. Een ander bekend voorbeeld is Rochelle Salt: de ladingen vormen een geordend patroon bij hogere temperaturen, maar zijn willekeurig verdeeld bij lagere temperaturen.
De complexe theoretische beschrijving van spinglas is het thema van de Nobelprijs van 2021 voor natuurkunde. Inzicht in hoe deze spinglazen werken, is ook belangrijk voor andere wetenschappelijke gebieden.
Khajetoorians zei: "Als we eindelijk het gedrag van deze materialen kunnen simuleren, kan dit ook het gedrag van een groot aantal andere materialen afleiden."
Potentieel excentriek gedrag is gerelateerd aan het concept van degeneratie: veel verschillende staten hebben dezelfde energie en het systeem raakt gefrustreerd. Temperatuur kan deze situatie veranderen: alleen een specifieke toestand bestaat, waardoor het systeem expliciet een modus kan invoeren.
Dit vreemde gedrag kan worden gebruikt in nieuwe informatieopslag- of computerconcepten, zoals hersenen zoals computergebruik.
Posttijd: aug-05-2022
