연구자들은 자성 물질을 가열했을 때 이상한 새로운 행동을 관찰했습니다.온도가 올라가면 이 물질의 자기 스핀은 정적 모드로 "동결"되는데, 이는 일반적으로 온도가 떨어질 때 발생합니다.연구진은 이번 연구 결과를 Nature Physics 저널에 발표했습니다.
연구자들은 네오디뮴 소재에서 이러한 현상을 발견했습니다.몇 년 전 그들은 이 요소를 "자기 유도 스핀 유리"라고 설명했습니다.스핀 유리는 일반적으로 금속 합금입니다. 예를 들어 철 원자는 구리 원자 격자에 무작위로 혼합됩니다.각각의 철 원자는 작은 자석이나 스핀과 같습니다.무작위로 배치된 이러한 스핀은 다양한 방향을 가리킵니다.
자성 재료와 무작위로 혼합되는 기존 스핀 유리와 달리 네오디뮴은 요소입니다.다른 물질이 없을 때에는 결정 형태로 유리화 거동을 보인다.회전은 나선형처럼 무작위로 끊임없이 변화하는 회전 패턴을 형성합니다.
이 새로운 연구에서 연구자들은 네오디뮴을 -268°C에서 -265°C로 가열했을 때 네오디뮴의 스핀이 고체 패턴으로 "동결"되어 더 높은 온도에서 자석을 형성한다는 사실을 발견했습니다.재료가 냉각되면서 무작위로 회전하는 나선형 패턴이 다시 나타납니다.
"이러한 '동결' 모드는 일반적으로 자성 물질에서는 발생하지 않습니다."라고 네덜란드 Radboud 대학의 주사 탐침 현미경 교수인 Alexander khajetoorians가 말했습니다.
온도가 높을수록 고체, 액체 또는 기체의 에너지가 증가합니다.자석에도 동일하게 적용됩니다. 온도가 높을수록 일반적으로 회전이 흔들리기 시작합니다.
Khajetoorians는 "우리가 관찰한 네오디뮴의 자기 거동은 실제로 '일반적으로' 발생하는 것과 반대됩니다."라고 말했습니다."물이 가열되면 얼음으로 변하는 것처럼 이는 매우 직관적이지 않습니다."
이러한 직관에 반하는 현상은 본질적으로 흔하지 않습니다. 잘못된 방식으로 동작하는 것으로 알려진 재료는 거의 없습니다.또 다른 잘 알려진 예는 Rochelle 소금입니다. 전하는 더 높은 온도에서 규칙적인 패턴을 형성하지만 더 낮은 온도에서는 무작위로 분포됩니다.
스핀 글래스의 복잡한 이론적 설명은 2021년 노벨 물리학상의 주제입니다.이러한 스핀 글래스가 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 다른 과학 분야에서도 중요합니다.
Khajetoorians는 “만약 우리가 이러한 재료의 거동을 시뮬레이션할 수 있다면 수많은 다른 재료의 거동도 추론할 수 있습니다.”라고 말했습니다.
잠재적인 기이한 행동은 퇴화의 개념과 관련이 있습니다. 즉, 많은 다른 상태가 동일한 에너지를 가지며 시스템이 좌절됩니다.온도는 이러한 상황을 변화시킬 수 있습니다. 특정 상태만 존재하여 시스템이 명시적으로 모드로 들어갈 수 있습니다.
이 이상한 동작은 두뇌와 같은 컴퓨팅과 같은 새로운 정보 저장 또는 컴퓨팅 개념에 사용될 수 있습니다.
게시 시간: 2022년 8월 5일
