החוקרים הבחינו בהתנהגות חדשה ומוזרה כאשר היה מחומם חומר מגנטי. כאשר הטמפרטורה עולה, הסיבוב המגנטי בחומר זה "קופא" למצב סטטי, אשר בדרך כלל מתרחש כאשר הטמפרטורה יורדת. החוקרים פרסמו את ממצאיהם בכתב העת Nature Physics.
החוקרים מצאו תופעה זו בחומרי ניאודימיום. לפני מספר שנים הם תיארו את האלמנט הזה כ"זכוכית ספין המושרה על עצמה ". זכוכית ספין היא בדרך כלל סגסוגת מתכת, למשל, אטומי ברזל מעורבבים באופן אקראי לרשת של אטומי נחושת. כל אטום ברזל הוא כמו מגנט קטן, או סיבוב. אלה שהונחו באופן אקראי ספינים מצביעים על כיוונים שונים.
בניגוד למשקפי ספין מסורתיים, המעורבבים באופן אקראי עם חומרים מגנטיים, Neodymium הוא אלמנט. בהיעדר חומר אחר, הוא מראה את התנהגות הזרימה בצורה גבישית. סיבוב יוצר דפוס סיבוב כמו ספירלה, שהיא אקראית ומשתנה כל הזמן.
במחקר חדש זה, החוקרים מצאו שכאשר הם חיממו את הניאודימיום מ- -268 מעלות צלזיוס ל- -265 מעלות צלזיוס, הסחרור שלו "קפוא" לתבנית מוצקה, ויוצר מגנט בטמפרטורה גבוהה יותר. כאשר החומר מתקרר, דפוס הספירלה המסתובב באופן אקראי חוזר.
"מצב זה של 'הקפאה' בדרך כלל אינו מתרחש בחומרים מגנטיים", אמר אלכסנדר ח'ג'אוריאנים, פרופסור למיקרוסקופ סריקה באוניברסיטת רדבוד בהולנד.
טמפרטורות גבוהות יותר מגדילות את האנרגיה במוצקים, נוזלים או גזים. כך גם במגנטים: בטמפרטורות גבוהות יותר, הסיבוב בדרך כלל מתחיל להתנדנד.
ח'ג'טוריאנים אמרו, "ההתנהגות המגנטית של הניאודימיום שצפינו בו למעשה מנוגדת למה שקורה 'רגיל'." "זה די אינטואיטיבי נגדי, ממש כמו שהמים הופכים לקרח כאשר הם מחממים."
תופעה נגדית זו אינה שכיחה באופייה - ידוע כי מעט חומרים מתנהגים בצורה לא נכונה. דוגמה ידועה נוספת היא מלח רושל: המטענים שלו מהווים דפוס מסודר בטמפרטורות גבוהות יותר, אך מופצים באופן אקראי בטמפרטורות נמוכות יותר.
התיאור התיאורטי המורכב של זכוכית ספין הוא הנושא של פרס נובל 2021 לפיזיקה. ההבנה כיצד עובדות משקפי סיבוב אלה חשובה גם לתחומי מדע אחרים.
Khajetoorians אמרו, "אם נוכל סוף סוף לדמות את התנהגותם של חומרים אלה, זה יכול גם להסיק את התנהגותם של מספר גדול של חומרים אחרים."
התנהגות אקסצנטרית פוטנציאלית קשורה למושג הניוון: מצבים רבים ושונים יש אותה אנרגיה, והמערכת מתוסכלת. טמפרטורה יכולה לשנות מצב זה: רק מצב ספציפי קיים, המאפשר למערכת להיכנס למצב מפורש.
התנהגות מוזרה זו עשויה לשמש במושגי אחסון מידע או מחשוב חדשים, כמו מוח כמו מחשוב.
זמן הודעה: אוגוסט -05-2022
