Die Forscher beobachteten ein seltsames neues Verhalten, als ein magnetisches Material erhitzt wurde. Wenn die Temperatur steigt, „friert“ der magnetische Spin in diesem Material in einen statischen Modus, der normalerweise beim Abfall der Temperatur auftritt. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Physics.
Die Forscher fanden dieses Phänomen in Neodymmaterialien. Vor einigen Jahren beschrieben sie dieses Element als „selbst induziertes Spinglas“. Spinglas ist normalerweise eine Metalllegierung, zum Beispiel werden Eisenatome zufällig in ein Gitter von Kupferatomen gemischt. Jedes Eisenatom ist wie ein kleiner Magnet oder Dreh. Diese zufällig platzierten Spins zeigen in verschiedene Richtungen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Spingläser, die zufällig mit magnetischen Materialien gemischt werden, ist Neodym ein Element. In Abwesenheit einer anderen Substanz zeigt es das Verhalten der Vitrifikation in Kristallform. Rotation bildet ein Rotationsmuster wie eine Spirale, die zufällig ist und sich ständig verändert.
In dieser neuen Studie stellten die Forscher fest, dass bei der Erhitzen von Neodym von -268 ° C auf -265 ° C der Spin „eingefroren“ in ein festes Muster „eingefroren“ wurde und einen Magneten bei einer höheren Temperatur bildete. Wenn das Material abkühlt, kommt das zufällig rotierende Spiralmuster zurück.
"Diese Art des Einfrierens tritt normalerweise nicht in magnetischen Materialien auf", sagte Alexander Khajetoorians, ein Microskop -Professor der Scan -Sonde an der Radboud University in den Niederlanden.
Höhere Temperaturen erhöhen die Energie in Festkörpern, Flüssigkeiten oder Gasen. Gleiches gilt für Magnete: Bei höheren Temperaturen beginnt die Rotation normalerweise zu wackeln.
Die Khajetoorianer sagten: "Das magnetische Verhalten von Neodymium, das wir beobachtet haben, widerspricht tatsächlich dem, was" normal "passiert." "Das ist ziemlich kontrastisch, genau wie Wasser beim Erhitzen in Eis wird."
Dieses kontraintuitive Phänomen ist in der Natur nicht häufig - nur wenige Materialien verhalten sich falsch. Ein weiteres bekanntes Beispiel ist Rochelle Salz: Seine Ladungen bilden ein geordnetes Muster bei höheren Temperaturen, sind jedoch bei niedrigeren Temperaturen zufällig verteilt.
Die komplexe theoretische Beschreibung von Spinglas ist das Thema des Nobelpreises von 2021 in Physik. Zu verstehen, wie diese Spingläser funktionieren, ist auch für andere Bereiche der Wissenschaft wichtig.
Die Khajetoorianer sagten: "Wenn wir endlich das Verhalten dieser Materialien simulieren können, kann es auch das Verhalten einer großen Anzahl anderer Materialien schließen."
Potenzielles exzentrisches Verhalten hängt mit dem Konzept der Entartung zusammen: Viele verschiedene Zustände haben die gleiche Energie, und das System wird frustriert. Die Temperatur kann diese Situation verändern: Es gibt nur ein bestimmter Zustand, sodass das System explizit in einen Modus eintreten kann.
Dieses seltsame Verhalten kann in neuen Informationsspeichern oder Berechnung von Konzepten wie dem Gehirn wie Computing verwendet werden.
Postzeit: Aug-05-2022
