Genellikle, malzemeler ısındığında daha düzensiz hale gelirler. Şimdi, Hollanda'daki Radboud Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, sıcaklığı arttıkça uzun menzilli düzen geliştiren neodimyum elementinde bunun tersinin gerçekleştiğine dair kanıtlar buldular. Bu faz geçişinin varlığı, döndürme camları olarak bilinen malzemelerin davranışına ışık tutabilir ve ayrıca bilgi depolama veya nöromorfik hesaplama için cihazların geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Neodim (Nd) gibi döndürme camları, belirli bir kritik sıcaklığın altında (döndürme camı sıcaklığı olarak adlandırılır) parçacık dönüşlerinin rastgele, sarmal benzeri desenler oluşturduğu özel bir manyetik malzeme sınıfıdır. Genellikle düzensiz mıknatıslar olarak kabul edilirler ve döndürme buzları ve döndürme sıvıları gibi diğer "hayal kırıklığına uğramış" mıknatıslardan farklıdırlar.
Son zamanlarda, liderliğindeki araştırmacılar Alexander Khajetooryalılar at Radboud Nd'nin kendiliğinden indüklenen bir spin camı olduğunu keşfetti - bu, spin cam durumunun, malzemenin kendi kafes yapısından kaynaklanan rekabet eden spin-değişim etkileşimleri sayesinde ortaya çıktığı anlamına geliyor. Bu etkileşimler, Nd'nin karşılıklı kafes vektörü (veya manyetik dalga vektörü) tarafından tanımlanan çoklu düşük enerji durumlarında var olabileceği anlamına gelir. Q.
"Dondurarak" bir katıya döner
Son çalışmada, Khajetoorians ve meslektaşları, elementi -268 °C'den -265 °C'ye ısıtırken spinlerin bir katıya "donduğunu" gözlemlediler. Tekrar soğuttuklarında, rastgele dönen dönen desenler yeniden ortaya çıktı.
Khajetooryalılar, Nd'deki bu düzensizlik-düzen geçişinin görünümünün, artan sıcaklığın düzensizliğe neden olduğuna dair yaygın algıya meydan okuduğuna dikkat çekiyor. Böyle bir geçiş normalde manyetik malzemelerde meydana gelmez, diye ekliyor ve diğer malzemelerde de nadirdir. Bir istisna, düşük sıcaklıklarda rastgele dağılan, ancak sıcaklık arttıkça düzenli bir model oluşturan ve oluşturan yükler içeren Rochelle tuzudur.
Araştırmacılar, Nd'de davranışın, birçok farklı durumun aynı enerjiye sahip olduğu ve sistemin hüsrana uğramasına neden olduğu bir fenomenle bağlantılı olduğunu söylüyor. Sıcaklıktaki bir artış, bir sipariş eğiliminin hayatta kalmasıyla hayal kırıklığını ortadan kaldırır ve dönüşlerin uzun bir aralıkta düzenli bir modele yerleşmesine izin verir. “Özellikle, yeni durum sözde çoklu-Q bir, ” diyor Khajetoorians Fizik dünyası. "Düşük sıcaklıkta yüksek enerjili bir faz vardır ve bunun tersi de geçerlidir."
Bilgi depolama ve nöromorfik hesaplama uygulamaları
Radboud ekibi, Nd yüzeyindeki manyetik dokuyu araştırmak için spin-polarize tarama tünelleme mikroskobu (STM) kullandı. Farklı sıcaklıklarda ölçülen verilerinden doğrudan spin cam geçiş sıcaklığını çıkarmalarına izin veren iki analiz aracı geliştirdiler. 5 K (-268 °C) sıcaklıkta elementte birçok farklı ve düzgün değişen desen ve manyetik alan duvarları ile açıkça ayrılmış daha yüksek sıcaklıklarda daha az desen gözlemlediler.
Araştırmacılar 'kayıp' açısal momentum buluyor
Araştırmacılar ayrıca, beklenmedik yüksek sıcaklık düzeninin kökenlerini takip etmelerine yardımcı olmak için gözlemlerini atomistik spin dinamiği simülasyonlarıyla karşılaştırdı.
Khajetoorians, kendisinin ve ekibinin şimdi Nd inceltildiğinde ne olacağını inceleyeceklerini çünkü bunun beklenmedik bazı etkilere neden olabileceğini söylüyor. Ayrıca, yeni bilgi depolama türleri için veya nöromorfik bilgisayarlar geliştirmek için kullanılabileceğini söyledikleri aynı döndürme camı davranışını sergileyip sergilemediklerini görmek için diğer manyetik malzemeleri de test etmek istiyorlar.
İş detaylandırılmıştır Doğa Fiziği.
