חוקרים הבחינו בהתנהגות חדשה ומוזרה כאשר חומר מגנטי התחמם.כאשר הטמפרטורה עולה, הספין המגנטי בחומר זה "קופא" למצב סטטי, המתרחש בדרך כלל כאשר הטמפרטורה יורדת.החוקרים פרסמו את ממצאיהם בכתב העת Nature Physics.
חוקרים מצאו תופעה זו בחומרי ניאודימיום.לפני כמה שנים, הם תיארו את האלמנט הזה כ"זכוכית ספין שמקורה בעצמה".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 ספין.סיבובים אלה הממוקמים באופן אקראי מצביעים לכיוונים שונים.
בניגוד למשקפי ספין מסורתיים, המעורבבים באקראי עם חומרים מגנטיים, ניאודימיום הוא יסוד.בהיעדר כל חומר אחר, הוא מראה את התנהגות הזגוג בצורת גביש.הסיבוב יוצר תבנית סיבוב כמו ספירלה, שהיא אקראית ומשתנה כל הזמן.
במחקר חדש זה, חוקרים גילו שכאשר חיממו את הנאודימיום מ-268 מעלות צלזיוס ל-265 מעלות צלזיוס, הספין שלו "קפא" לתבנית מוצקה, ויצר מגנט בטמפרטורה גבוהה יותר.כשהחומר מתקרר, תבנית הספירלה המסתובבת באקראי חוזרת.
"אופן זה של 'הקפאה' בדרך כלל אינו מתרחש בחומרים מגנטיים", אמר אלכסנדר חאג'טוריאנס, פרופסור למיקרוסקופ בדיקה סורק באוניברסיטת רדבוד בהולנד.
טמפרטורות גבוהות יותר מגדילות את האנרגיה במוצקים, נוזלים או גזים.כך גם לגבי מגנטים: בטמפרטורות גבוהות יותר, הסיבוב מתחיל בדרך כלל להתנדנד.
Khajetoorians אמר, "ההתנהגות המגנטית של ניאודימיום שצפינו מנוגדת למעשה למה שקורה 'בדרך כלל'"."זה די מנוגד אינטואיטיבי, בדיוק כמו מים הופכים לקרח כשהם מחוממים."
תופעה נוגדת אינטואיציה זו אינה נפוצה בטבע - ידוע כי מעט חומרים מתנהגים בצורה לא נכונה.דוגמה ידועה נוספת היא מלח רושל: המטענים שלו יוצרים תבנית מסודרת בטמפרטורות גבוהות יותר, אך מופצות באופן אקראי בטמפרטורות נמוכות יותר.
התיאור התיאורטי המורכב של זכוכית סבבה הוא הנושא של פרס נובל לפיזיקה לשנת 2021.ההבנה כיצד פועלות משקפי הספין הללו חשובה גם לתחומי מדע אחרים.
Khajetoorians אמר, "אם נוכל סוף סוף לדמות את ההתנהגות של חומרים אלה, זה יכול גם להסיק את ההתנהגות של מספר רב של חומרים אחרים."
התנהגות אקסצנטרית פוטנציאלית קשורה למושג ניוון: למצבים רבים ושונים יש אותה אנרגיה, והמערכת הופכת מתוסכלת.טמפרטורה יכולה לשנות מצב זה: רק מצב מסוים קיים, המאפשר למערכת להיכנס באופן מפורש למצב.
התנהגות מוזרה זו עשויה לשמש באחסון מידע חדש או מושגי מחשוב, כגון מוח כמו מחשוב.
זמן פרסום: אוגוסט-05-2022
