Forskare observerade ett konstigt nytt beteende när ett magnetmaterial upphettades. När temperaturen stiger, fryser det magnetiska snurret i detta material till ett statiskt läge, som 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 spinnglas”. Spinglas är vanligtvis en metalllegering, till exempel blandas järnatomer slumpmässigt i ett rutnät av kopparatomer. Varje järnatom är som en liten magnet eller snurr. Dessa slumpmässigt placerade snurr pekar i olika riktningar.
Till skillnad från traditionella spinnglasögon, som slumpmässigt blandas med magnetiska material, är neodym ett element. I frånvaro av något annat ämne visar det beteendet hos förglasning i kristallform. Rotation bildar ett rotationsmönster som en spiral, som är slumpmässig och ständigt förändrad.
I denna nya studie fann forskare att när de upphettade neodym från -268 ° C till -265 ° C, var dess snurr "fryst" till ett fast mönster och bildade en magnet vid en högre temperatur. När materialet svalnar returnerar det slumpmässigt roterande spiralmönstret.
"Detta sätt att" frysa "förekommer vanligtvis inte i magnetiska material," sade Alexander Khajetoorians, en skanningssondmikroskopprofessor vid Radboud University i Nederländerna.
Högre temperaturer ökar energin i fasta ämnen, vätskor eller gaser. Detsamma gäller för magneter: Vid högre temperaturer börjar rotationen vanligtvis vingla.
Khajetoorians sa: "Det magnetiska beteendet hos neodym som vi observerade strider faktiskt mot vad som händer" normalt "." "Detta är ganska mot intuitivt, precis som vatten förvandlas till is när det upphettas."
Detta motintuitiva fenomen är inte vanligt i naturen - få material är kända för att bete 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 spinnglas är temat för 2021 Nobelpriset i fysik. Att förstå hur dessa spinnglasögon fungerar är också viktigt för andra vetenskapsområden.
Khajetoorians sa: "Om vi äntligen kan simulera beteendet hos dessa material, kan det också dra slutsatsen hos ett stort antal andra material."
Potentiellt excentriskt beteende är relaterat till begreppet degeneration: Många olika tillstånd har samma energi och systemet blir frustrerat. Temperatur kan ändra denna situation: endast ett specifikt tillstånd finns, vilket gör att systemet uttryckligen kan gå in i ett läge.
Detta konstiga beteende kan användas i ny informationslagring eller datorkoncept, till exempel hjärn som dator.
Posttid: aug-05-2022
