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當(dāng)前速遞!科學(xué)家對加熱后會凍結(jié)的磁性材料感到困惑

時(shí)間:2022-07-06 09:39:28 來源: cnBeta.COM



【資料圖】

荷蘭拉德堡德大學(xué)的物理學(xué)家Alexander Khajetoorians說,磁性材料的凍結(jié)與我們通??吹降那闆r相反。Khajetoorians說,其結(jié)果是 “反直覺的,就像水被加熱后變成了冰塊”。

通常情況下,像鐵這樣的鐵磁材料具有排列的自旋。這意味著原子的磁自旋都是朝同一方向旋轉(zhuǎn)的。從本質(zhì)上講,南磁極和北磁極都在同一方向上排列。不過,一些由鐵和銅制成的合金具有隨機(jī)的自旋。物理學(xué)家將這種狀態(tài)稱為自旋玻璃態(tài)。

物理學(xué)家說,大多數(shù)時(shí)候,你必須將材料結(jié)合在一起才能創(chuàng)造出自旋玻璃態(tài)。比如鐵和銅的混合物。然而,釹是一種體驗(yàn)自旋玻璃態(tài)的元素,無需將其他材料混合在一起。而且,當(dāng)被加熱時(shí),這種磁性材料會凍結(jié)。

研究人員在《自然-物理學(xué)》上發(fā)表了關(guān)于這一現(xiàn)象的研究報(bào)告。根據(jù)該論文,他們將這些材料從零下268攝氏度加熱到零下265攝氏度。僅僅加熱這三攝氏度,就使磁性材料的自旋凝結(jié)成一個固體圖案,形成磁鐵。當(dāng)重新冷卻下來時(shí),磁旋轉(zhuǎn)又回到了正常的、隨機(jī)的模式。

正如在上面指出的那樣,這很耐人尋味,因?yàn)檫@種磁自旋的凍結(jié)通常只發(fā)生在磁性材料被冷卻的時(shí)候,而不是被加熱。因此,研究人員沒有想到會觀察到這種現(xiàn)象。通常情況下,較高的溫度會增加固體、液體或氣體的能量。這對磁性材料也是一樣的。

物理學(xué)家們說,這種行為是簡并概念的一個例子。這基本上是說,許多不同的狀態(tài)可以具有相同的能量,從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)變得受挫。然后當(dāng)達(dá)到一定的溫度時(shí),該系統(tǒng)就會斷裂,導(dǎo)致其沉淀為一種模式。磁性材料的凍結(jié)是這個概念發(fā)揮作用的一個很好的展示。


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