Дослідники спостерігали нову дивну поведінку під час нагрівання магнітного матеріалу.Коли температура підвищується, магнітне обертання в цьому матеріалі «застигає» в статичний режим, що зазвичай відбувається при зниженні температури.Свої висновки дослідники опублікували 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 Радбауд у 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, що «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 розчарованою.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
