Исследователи из Нидерландов выяснили, что происходит с магнитным материалом неодимом при нагревании. Оказалось, что магнитные моменты атомов «застывают». Однако обычно это явление происходит, напротив, при понижении температуры. Статья опубликована в журнале Nature Physics.
Ученые из Университета Неймегена описали новый тип поведения магнитного материала при нагревании. Спиновые магнитные моменты атомов «застывали» в виде статического узора при повышении температуры — явление, которое обычно происходит при понижении температуры.
Авторы обнаружили этот уникальный эффект в неодимовом материале, который они описали несколько лет назад как «самоиндуцированное спиновое стекло». Спиновые стекла обычно представляют собой сплавы, в которых атомы (например, железа) случайным образом смешаны с атомами меди. Каждый атом железа ведет себя как маленький магнит. Случайно расположенные вращения атомов (спины) указывают во всех направлениях.
В отличие от обычных спиновых стекол неодим и без значительных количеств какого-либо другого материала демонстрирует стекловидное поведение в своей кристаллической форме. Вращения образуют постоянно меняющиеся узоры, которые закручиваются по спирали. В этом новом исследовании ученые обнаружили, что при нагревании неодима от -268 до -265 °C спины «застывают», образуя постоянный узор. При охлаждении материала возвращались случайные узоры. Такое поведение не свойственно магнитному материалу при нагревании, так как температура увеличивает энергию.
Авторы объясняют это уникальное явление концепцией вырождения: когда множество различных состояний имеют одинаковую энергию и система становится фрустрированной, магнитное состояние в ней не может быть упорядочено. Влияние температуры позволяет снять это ограничение: определенные состояния сохраняются, позволяя системе остановиться в одном паттерне.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
