(Noticias de Nanowerk) Los físicos observaron un comportamiento nuevo y extraño en un material magnético cuando se calienta. Los giros magnéticos se «congelan» en un patrón estático a medida que aumenta la temperatura, un fenómeno que generalmente ocurre cuando la temperatura disminuye.
Publican sus resultados en física natural («Ordenamiento magnético inducido térmicamente por vidriosidad en neodimio elemental»).
Los investigadores descubrieron el fenómeno en el material neodimio, un elemento al que llamaron «vidrio giratorio autoinducido» hace unos años. Los vidrios giratorios suelen ser aleaciones en las que, por ejemplo, los átomos de hierro se mezclan aleatoriamente en una red de átomos de cobre. Cada átomo de hierro se comporta como un pequeño imán o un espín. Estos giros colocados al azar apuntan en todas las direcciones posibles.
A diferencia de los vidrios giratorios tradicionales, donde los materiales magnéticos se mezclan al azar, el neodimio es un elemento y exhibe un comportamiento similar al del vidrio en su forma cristalina sin cantidades apreciables de otros materiales. Los giros forman patrones que se arremolinan como una espiral, y este remolino es aleatorio y cambia constantemente.
Patrón fijo cuando se calienta
En este nuevo estudio, los investigadores descubrieron que cuando el neodimio se calienta de -268 °C a -265 °C, los giros se «congelan» a la temperatura más alta en un patrón fijo que forma una especie de imán. A medida que el material se enfriaba, volvían a aparecer los patrones aleatorios de hélices giratorias. «Este patrón de ‘congelación’ normalmente no ocurre en el material magnético», dice Alexander Khajetoorians, profesor de microscopía de sonda de barrido en la Universidad de Radboud.
La temperatura aumenta la energía en un sólido, líquido o gas. Lo mismo se aplica a un imán: cuanto más alta es la temperatura, más giros comienzan a tambalearse. «El comportamiento magnético del neodimio que observamos es en realidad lo contrario de lo que sucede ‘normalmente’. Es bastante contradictorio, como el agua que se convierte en un cubo de hielo cuando se calienta», dice Khajetoorians.
Tales fenómenos no se encuentran a menudo en la naturaleza. Se sabe que muy pocos materiales se comportan incorrectamente. Otro ejemplo bien conocido es la sal de Rochelle, en la que las cargas se acumulan y forman un patrón ordenado a temperaturas más altas, mientras que se distribuyen aleatoriamente a temperaturas más bajas.
Cómo funciona
La compleja descripción teórica de los vidrios giratorios fue el tema del Premio Nobel de Física otorgado a Parisi en 2021. Descubrir cómo funcionan estos anteojos giratorios también es importante para otras áreas de la ciencia. «Si finalmente podemos modelar cómo se comportan estos materiales, esto también podría extrapolarse al comportamiento de una variedad de otros materiales».
El comportamiento extraño subyacente se ha relacionado con el concepto de degeneración: cuando muchos estados diferentes tienen la misma energía y el sistema se frustra. El efecto de la temperatura es romper este predicamento: ciertos estados sobreviven y permiten que el sistema se asiente claramente en un patrón. También podemos aplicar este comportamiento a nuevos tipos de almacenamiento de información o a conceptos computacionales como B. usar computación similar al cerebro.
