Исследователи наблюдали странное новое поведение при нагревании магнитного материала.При повышении температуры магнитный спин в этом материале «застывает» в статическом режиме, что обычно происходит при понижении температуры.Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Nature Physics.
Исследователи обнаружили это явление в неодимовых материалах.Несколько лет назад они описали этот элемент как «самоиндуцированное спиновое стекло».Спиновое стекло обычно представляет собой металлический сплав, например, атомы железа случайным образом смешаны с сеткой атомов меди.Каждый атом железа подобен маленькому магниту или спину.Эти случайно расположенные вращения направлены в разные стороны.
В отличие от традиционных спиновых стекол, которые случайным образом смешиваются с магнитными материалами, неодим является элементом.В отсутствие какого-либо другого вещества он демонстрирует поведение стеклования в кристаллической форме.Вращение образует структуру вращения, подобную спирали, которая случайна и постоянно меняется.
В этом новом исследовании исследователи обнаружили, что когда они нагревали неодим от -268°C до -265°C, его вращение «замораживалось» в твердый узор, образуя магнит при более высокой температуре.По мере охлаждения материала беспорядочно вращающийся спиральный узор возвращается.
«Такой режим «замораживания» обычно не встречается в магнитных материалах», — сказал Александр Хаетоорианс, профессор сканирующей зондовой микроскопии в Университете Радбауд в Нидерландах.
Более высокие температуры увеличивают энергию в твердых телах, жидкостях или газах.То же самое касается и магнитов: при более высоких температурах вращение обычно начинает раскачиваться.
Хаджетурян сказал: «Магнитное поведение неодима, которое мы наблюдали, на самом деле противоречит тому, что происходит «обычно».«Это совершенно нелогично, точно так же, как вода при нагревании превращается в лед».
Это противоречивое явление не распространено в природе: известно, что лишь немногие материалы ведут себя неправильно.Другой хорошо известный пример — сешельская соль: ее заряды при более высоких температурах образуют упорядоченный узор, но при более низких температурах распределяются случайным образом.
Комплексное теоретическое описание спинового стекла — тема Нобелевской премии по физике 2021 года.Понимание того, как работают эти спиновые стекла, важно и для других областей науки.
Хаджетурян сказал: «Если мы наконец сможем смоделировать поведение этих материалов, это также позволит сделать выводы о поведении большого количества других материалов».
Потенциальное эксцентричное поведение связано с концепцией вырождения: многие разные состояния имеют одинаковую энергию, и система расстраивается.Температура может изменить эту ситуацию: существует только определенное состояние, позволяющее системе явно войти в тот или иной режим.
Это странное поведение может быть использовано в новых концепциях хранения информации или вычислений, таких как вычисления, подобные мозгу.
Время публикации: 05 августа 2022 г.
