Forskere observerede en mærkelig ny opførsel, da et magnetisk materiale blev opvarmet. Når temperaturen stiger, "fryser den magnetiske spin i dette materiale i en statisk tilstand, som normalt opstår, når temperaturen falder. Forskerne offentliggjorde deres fund i tidsskriftet Nature Physics.
Forskere fandt dette fænomen i neodymmaterialer. For et par år siden beskrev de dette element som ”selvinduceret spinglas”. Spin glas 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, der er tilfældigt blandet med magnetiske materialer, er Neodymium et element. I mangel af noget andet stof viser det opførsel af forglasning i krystalform. Rotation danner et rotationsmønster som en spiral, som er tilfældig og ændrer konstant.
I denne nye undersøgelse fandt forskere, at når de opvarmede neodym fra -268 ° C til -265 ° C, danner dens spin “frosset” til et fast mønster, hvilket danner en magnet ved en højere temperatur. Når materialet afkøles, vender det tilfældigt roterende spiralmønster tilbage.
"Denne tilstand af 'frysning' forekommer normalt ikke i magnetiske materialer," sagde Alexander Khajetoorians, en scanningsprobemikroskopprofessor ved Radboud University i Holland.
Højere temperaturer øger energien i faste stoffer, væsker eller gasser. Det samme gælder for magneter: Ved højere temperaturer begynder rotation normalt at vingle.
Khajetoorians sagde: "Den magnetiske opførsel af neodym, vi observerede, er faktisk i strid med, hvad der sker 'normalt'." ”Dette er ganske modsat intuitivt, ligesom vand bliver til is, når den opvarmes.”
Dette modintuitive fænomen er ikke almindeligt - få materialer vides at opføre sig på den forkerte måde. Et andet velkendt eksempel er Rochelle salt: dets ladninger danner et ordnet mønster ved højere temperaturer, men fordeles tilfældigt ved lavere temperaturer.
Den komplekse teoretiske beskrivelse af spinglas er temaet for Nobelprisen i 2021 i fysik. At forstå, hvordan disse spin -briller fungerer, er også vigtigt for andre videnskabsområder.
Khajetoorians sagde: "Hvis vi endelig kan simulere opførslen af disse materialer, kan det også udlede opførslen af et stort antal andre materialer."
Potentiel excentrisk opførsel er relateret til begrebet degeneration: mange forskellige tilstande har den samme energi, og systemet bliver frustreret. Temperatur kan ændre denne situation: Der findes kun en bestemt tilstand, så systemet eksplicit kan indtaste en tilstand.
Denne underlige opførsel kan bruges i ny informationsopbevaring eller computerkoncepter, såsom hjerne som computing.
Posttid: Aug-05-2022
