Các nhà nghiên cứu quan sát thấy một hiện tượng mới lạ khi vật liệu từ tính được nung nóng.Khi nhiệt độ tăng lên, spin từ trong vật liệu này “đóng băng” sang chế độ tĩnh, điều này thường xảy ra khi nhiệt độ giảm xuống.Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí Vật lý Tự nhiên.
Các nhà nghiên cứu tìm thấy hiện tượng này ở vật liệu neodymium.Một vài năm trước, họ mô tả nguyên tố này là “kính quay tự cảm ứng”.Kính quay thường là hợp kim kim loại, ví dụ, các nguyên tử sắt được trộn ngẫu nhiên vào một lưới các nguyên tử đồng.Mỗi nguyên tử sắt giống như một nam châm nhỏ hoặc quay tròn.Những vòng quay được đặt ngẫu nhiên này hướng theo nhiều hướng khác nhau.
Không giống như kính quay truyền thống được trộn ngẫu nhiên với vật liệu từ tính, neodymium là một nguyên tố.Trong trường hợp không có bất kỳ chất nào khác, nó thể hiện trạng thái thủy tinh hóa ở dạng tinh thể.Chuyển động quay tạo thành một kiểu chuyển động quay giống như một đường xoắn ốc, ngẫu nhiên và liên tục thay đổi.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi họ nung nóng neodymium từ -268°C đến -265°C, spin của nó “đóng băng” thành dạng rắn, tạo thành nam châm ở nhiệt độ cao hơn.Khi vật liệu nguội đi, mô hình xoắn ốc quay ngẫu nhiên sẽ quay trở lại.
Alexander khajetoorians, giáo sư kính hiển vi đầu dò quét tại Đại học Radboud ở Hà Lan, cho biết: “Chế độ 'đóng băng' này thường không xảy ra ở các vật liệu từ tính.
Nhiệt độ cao hơn làm tăng năng lượng ở chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí.Điều tương tự cũng áp dụng cho nam châm: ở nhiệt độ cao hơn, chuyển động quay thường bắt đầu chao đảo.
Khajetoorians cho biết, “hành vi từ tính của neodymium mà chúng tôi quan sát được thực sự trái ngược với những gì xảy ra 'thông thường'."“Điều này khá phản trực giác, giống như nước biến thành băng khi đun nóng.”
Hiện tượng phản trực giác này không phổ biến trong tự nhiên – rất ít vật liệu được biết là có hành vi sai trái.Một ví dụ nổi tiếng khác là muối Rochelle: điện tích của nó tạo thành một mô hình có trật tự ở nhiệt độ cao hơn, nhưng phân bố ngẫu nhiên ở nhiệt độ thấp hơn.
Mô tả lý thuyết phức tạp về thủy tinh quay là chủ đề của Giải Nobel Vật lý năm 2021.Hiểu cách thức hoạt động của những chiếc kính xoay này cũng rất quan trọng đối với các lĩnh vực khoa học khác.
Khajetoorians cho biết, “nếu cuối cùng chúng ta có thể mô phỏng hành vi của những vật liệu này, thì nó cũng có thể suy ra hành vi của một số lượng lớn các vật liệu khác”.
Hành vi lập dị tiềm năng có liên quan đến khái niệm suy biến: nhiều trạng thái khác nhau có cùng năng lượng và hệ thống trở nên thất bại.Nhiệt độ có thể thay đổi tình trạng này: chỉ tồn tại một trạng thái cụ thể, cho phép hệ thống chuyển sang một chế độ một cách rõ ràng.
Hành vi kỳ lạ này có thể được sử dụng trong các khái niệm điện toán hoặc lưu trữ thông tin mới, chẳng hạn như điện toán giống bộ não.
Thời gian đăng: 05-08-2022
