Дослідники спостерігали нову дивну поведінку під час нагрівання магнітного матеріалу.Коли температура підвищується, магнітний спін в цьому матеріалі «застигає» в статичний режим, що зазвичай відбувається при зниженні температури.Дослідники опублікували свої висновки в журналі Nature Physics.
Дослідники виявили це явище в неодимових матеріалах.Кілька років тому вони описали цей елемент як «самоіндуковане обертове скло».Спінове скло зазвичай є металевим сплавом, наприклад, атоми заліза випадковим чином змішані в сітку з атомів міді.Кожен атом заліза схожий на маленький магніт, або спін.Ці випадково розташовані оберти вказують у різних напрямках.
На відміну від традиційних спінових стекол, які випадковим чином змішуються з магнітними матеріалами, неодим є елементом.За відсутності будь-якої іншої речовини він демонструє поведінку склування у кристалічній формі.Обертання формує схему обертання, як спіраль, яка є випадковою та постійно змінюється.
У цьому новому дослідженні дослідники виявили, що коли вони нагрівають неодим від -268 °C до -265 °C, його спін «застигає» в суцільну структуру, утворюючи магніт при вищій температурі.Коли матеріал охолоджується, безладно обертовий спіральний малюнок повертається.
«Цей режим «заморожування» зазвичай не відбувається в магнітних матеріалах», – сказав Олександр Хаджетуріан, професор скануючого зондового мікроскопа в Університеті Радбуда в Нідерландах.
Вищі температури збільшують енергію твердих тіл, рідин або газів.Те ж саме стосується і магнітів: при більш високих температурах обертання зазвичай починає коливатися.
Каджетуріанці сказали: «магнітна поведінка неодиму, яку ми спостерігали, насправді суперечить тому, що відбувається «звичайно».«Це досить інтуїтивно зрозуміло, як вода перетворюється на лід при нагріванні».
Це суперечливе явище не є поширеним у природі – відомо, що небагато матеріалів поводяться неправильно.Іншим відомим прикладом є Рошельська сіль: її заряди утворюють упорядковану структуру при вищих температурах, але випадково розподіляються при нижчих температурах.
Комплексний теоретичний опис спінового скла є темою Нобелівської премії з фізики 2021 року.Розуміння того, як працюють ці спінові окуляри, також важливо для інших галузей науки.
Хаджетуріан сказав: «Якщо ми нарешті зможемо змоделювати поведінку цих матеріалів, це також зможе зробити висновок про поведінку великої кількості інших матеріалів».
Потенційна ексцентрична поведінка пов'язана з концепцією виродження: багато різних станів мають однакову енергію, і система стає фрустраційною.Температура може змінити цю ситуацію: існує лише певний стан, що дозволяє системі явно увійти в режим.
Ця дивна поведінка може бути використана в нових концепціях зберігання інформації або обчислень, таких як мозкові обчислення.
Час публікації: 05 серпня 2022 р
