A kutatók furcsa, új viselkedést figyeltek meg, amikor egy mágneses anyagot hevítettek.Amikor a hőmérséklet emelkedik, a mágneses spin ebben az anyagban „lefagy” statikus üzemmódba, ami általában akkor következik be, amikor a hőmérséklet csökken.A kutatók eredményeiket a Nature Physics folyóiratban tették közzé.
A kutatók ezt a jelenséget neodímium anyagokban találták meg.Néhány évvel ezelőtt ezt az elemet „önindukált forgóüvegnek” írták le.A spinüveg általában fémötvözet, például a vasatomok véletlenszerűen keverednek egy rézatomok rácsába.Minden vasatom olyan, mint egy kis mágnes vagy spin.Ezek a véletlenszerűen elhelyezett pörgetések különböző irányokba mutatnak.
A hagyományos pörgős üvegektől eltérően, amelyeket véletlenszerűen kevernek össze mágneses anyagokkal, a neodímium egy elem.Más anyag hiányában kristályos formában mutatja a vitrifikáció viselkedését.A forgás spirálszerű forgásmintát képez, amely véletlenszerű és folyamatosan változik.
Ebben az új tanulmányban a kutatók azt találták, hogy amikor a neodímiumot -268 °C-ról -265 °C-ra hevítették, a forgása szilárd mintázattá „fagyott”, magasabb hőmérsékleten mágnest képezve.Ahogy az anyag lehűl, a véletlenszerűen forgó spirálminta visszatér.
„Ez a „fagyasztási” mód általában nem fordul elő mágneses anyagokban” – mondta Alexander khajetoorians, a holland Radboud Egyetem pásztázószondás mikroszkóp professzora.
A magasabb hőmérséklet növeli az energiát szilárd anyagokban, folyadékokban vagy gázokban.Ugyanez vonatkozik a mágnesekre is: magasabb hőmérsékleten a forgás általában inogni kezd.
A khajetooriak azt mondták: „a neodímium mágneses viselkedése, amelyet megfigyeltünk, valójában ellentétes azzal, ami „normálisan” történik."Ez eléggé ellentétes intuitív, mint ahogy a víz melegítéskor jéggé változik."
Ez az intuitív jelenség nem gyakori a természetben – kevés anyagról ismert, hogy rosszul viselkedik.Egy másik jól ismert példa a Rochelle-só: töltései magasabb hőmérsékleten rendezett mintát alkotnak, alacsonyabb hőmérsékleten viszont véletlenszerűen oszlanak el.
A spinüveg komplex elméleti leírása a 2021-es fizikai Nobel-díj témája.A forgó szemüveg működésének megértése a tudomány más területei számára is fontos.
A khajetooriaiak azt mondták: "ha végre szimulálni tudjuk ezeknek az anyagoknak a viselkedését, az sok más anyag viselkedésére is következtethet."
A potenciális excentrikus viselkedés összefügg a degeneráció fogalmával: sok különböző állapotnak ugyanaz az energiája, és a rendszer frusztrálttá válik.A hőmérséklet megváltoztathatja ezt a helyzetet: csak egy meghatározott állapot létezik, amely lehetővé teszi a rendszer számára, hogy kifejezetten üzemmódba lépjen.
Ez a furcsa viselkedés felhasználható új információtárolási vagy számítástechnikai koncepciókban, például az agyban, mint a számítástechnikában.
Feladás időpontja: 2022-05-05
