Forskare observerade ett konstigt nytt beteende när ett magnetiskt material värmdes upp.När temperaturen stiger "fryser" det magnetiska spinnet i detta material till ett statiskt läge, vilket vanligtvis uppstår när temperaturen sjunker.Forskarna publicerade sina resultat i tidskriften Nature Physics.
Forskare fann detta fenomen i neodymmaterial.För några år sedan beskrev de detta element som "självinducerat spinglas".Spinglas är vanligtvis en metallegering, till exempel blandas järnatomer slumpmässigt till ett rutnät av kopparatomer.Varje järnatom är som en liten magnet, eller spinn.Dessa slumpmässigt placerade snurr pekar i olika riktningar.
Till skillnad från traditionella spinglasögon, som blandas slumpmässigt med magnetiska material, är neodym ett grundämne.I frånvaro av något annat ämne visar det beteendet av förglasning i kristallform.Rotation bildar ett rotationsmönster som en spiral, som är slumpmässigt och ständigt förändras.
I den här nya studien fann forskare att när de värmde neodym från -268 ° C till -265 ° C, "fryste" dess spin till ett fast mönster och bildade en magnet vid en högre temperatur.När materialet svalnar kommer det slumpmässigt roterande spiralmönstret tillbaka.
"Det här sättet att "frysa" förekommer vanligtvis inte i magnetiska material, säger Alexander khajetoorians, professor i scanningssondmikroskop vid Radboud University i Nederländerna.
Högre temperaturer ökar energin i fasta ämnen, vätskor eller gaser.Detsamma gäller magneter: vid högre temperaturer börjar rotationen vanligtvis vingla.
Khajetoorians sa, "det magnetiska beteendet hos neodym vi observerade är faktiskt tvärtemot vad som händer" normalt ".""Detta är ganska kontraintuitivt, precis som vatten förvandlas till is när det värms upp."
Detta kontraintuitiva fenomen är inte vanligt i naturen – få material är kända för att uppföra sig på fel sätt.Ett annat välkänt exempel är Rochelle-salt: dess laddningar bildar ett ordnat mönster vid högre temperaturer, men är slumpmässigt fördelade vid lägre temperaturer.
Den komplexa teoretiska beskrivningen av spinglas är temat för 2021 års Nobelpris i fysik.Att förstå hur dessa spinglasögon fungerar är också viktigt för andra vetenskapsområden.
Khajetoorians sa, "om vi äntligen kan simulera beteendet hos dessa material, kan det också härleda beteendet hos ett stort antal andra material."
Potentiellt excentriskt beteende är relaterat till begreppet degeneration: många olika tillstånd har samma energi, och systemet blir frustrerat.Temperaturen kan ändra denna situation: endast ett specifikt tillstånd existerar, vilket tillåter systemet att explicit gå in i ett läge.
Detta märkliga beteende kan användas i nya informationslagrings- eller datorkoncept, såsom hjärna som datorer.
Posttid: 2022-05-05
