Forskere observerede en mærkelig ny adfærd, når et magnetisk materiale blev opvarmet.Når temperaturen stiger, "fryser" det magnetiske spin i dette materiale til en statisk tilstand, som normalt opstår, når temperaturen falder.Forskerne offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Nature Physics.
Forskere fandt dette fænomen i neodymmaterialer.For nogle år siden beskrev de dette element som "selv-induceret spinglas".Spinglas er normalt en metallegering, for eksempel blandes jernatomer tilfældigt i et gitter af kobberatomer.Hvert jernatom er som en lille magnet eller spin.Disse tilfældigt placerede spins peger i forskellige retninger.
I modsætning til traditionelle spin-briller, som er tilfældigt blandet med magnetiske materialer, er neodym et element.I fravær af noget andet stof viser det opførsel af forglasning i krystalform.Rotation danner et rotationsmønster som en spiral, der er tilfældig og konstant i forandring.
I denne nye undersøgelse fandt forskerne ud af, at når de opvarmede neodym fra -268 ° C til -265 ° C, "frosset" dets spin ind i et fast mønster og dannede en magnet ved en højere temperatur.Når materialet afkøles, vender det tilfældigt roterende spiralmønster tilbage.
"Denne form for 'frysning' forekommer normalt ikke i magnetiske materialer," sagde Alexander khajetoorians, en scanningsprobemikroskopprofessor ved Radboud Universitet i Holland.
Højere temperaturer øger energien i faste stoffer, væsker eller gasser.Det samme gælder for magneter: ved højere temperaturer begynder rotationen normalt at vakle.
Khajetoorians sagde, "den magnetiske opførsel af neodym, vi observerede, er faktisk i modstrid med, hvad der sker 'normalt'.""Dette er ret kontraintuitivt, ligesom vand bliver til is, når det opvarmes."
Dette kontraintuitive fænomen er ikke almindeligt i naturen - få materialer er kendt for at opføre sig på den forkerte måde.Et andet velkendt eksempel er Rochelle-salt: dets ladninger danner et ordnet mønster ved højere temperaturer, men er tilfældigt fordelt ved lavere temperaturer.
Den komplekse teoretiske beskrivelse af spinglas er temaet for 2021 Nobelprisen i fysik.At forstå, hvordan disse spin-briller fungerer, er også vigtigt for andre områder af videnskaben.
Khajetoorians sagde, "hvis vi endelig kan simulere disse materialers opførsel, kan det også udlede adfærden af et stort antal andre materialer."
Potentiel excentrisk adfærd er relateret til begrebet degeneration: mange forskellige tilstande har den samme energi, og systemet bliver frustreret.Temperaturen kan ændre denne situation: kun en specifik tilstand eksisterer, hvilket gør det muligt for systemet eksplicit at gå ind i en tilstand.
Denne mærkelige adfærd kan blive brugt i nye informationslagrings- eller computerkoncepter, såsom hjernelignende databehandling.
Indlægstid: Aug-05-2022
