उच्च तापमानात निओडीमियम 'गोठवते'

चुंबकीय सामग्री गरम झाल्यावर संशोधकांनी एक विचित्र नवीन वर्तन पाहिले. जेव्हा तापमान वाढते, तेव्हा या सामग्रीमधील चुंबकीय फिरकी स्थिर मोडमध्ये “गोठवते”, जे तापमान कमी होते तेव्हा सहसा उद्भवते. संशोधकांनी त्यांचे निष्कर्ष नेचर फिजिक्स या जर्नलमध्ये प्रकाशित केले.

संशोधकांना ही घटना निओडीमियम सामग्रीमध्ये आढळली. काही वर्षांपूर्वी त्यांनी या घटकाचे वर्णन “सेल्फ प्रेरित स्पिन ग्लास” असे केले. स्पिन ग्लास सामान्यत: धातूचा मिश्र असतो, उदाहरणार्थ, लोह अणू सहजपणे तांबे अणूंच्या ग्रीडमध्ये मिसळले जातात. प्रत्येक लोखंडी अणू लहान चुंबक किंवा फिरकीसारखे असते. हे यादृच्छिकपणे ठेवलेले स्पिन विविध दिशेने निर्देशित करतात.

पारंपारिक स्पिन चष्मा विपरीत, जे यादृच्छिकपणे चुंबकीय सामग्रीसह मिसळले जातात, निओडीमियम एक घटक आहे. इतर कोणत्याही पदार्थाच्या अनुपस्थितीत, ते क्रिस्टल स्वरूपात विट्रीफिकेशनचे वर्तन दर्शविते. रोटेशन आवर्तसारखे रोटेशनचा एक नमुना तयार करतो, जो यादृच्छिक आणि सतत बदलत असतो.

या नवीन अभ्यासामध्ये, संशोधकांना असे आढळले की जेव्हा त्यांनी -268 डिग्री सेल्सियस ते -265 डिग्री सेल्सियस पर्यंत निओडीमियम गरम केले तेव्हा त्याचे स्पिन “गोठलेले” ठोस पॅटर्नमध्ये, उच्च तापमानात चुंबक तयार करते. जसजसे सामग्री थंड होते, यादृच्छिकपणे फिरणारी आवर्त नमुना परत येते.

नेदरलँड्समधील रॅडबॉड विद्यापीठातील स्कॅनिंग मायक्रोस्कोप प्रोफेसर अलेक्झांडर खजेतुरियन्स म्हणाले, “'अतिशीत' करण्याचा हा मोड सहसा चुंबकीय साहित्यात येत नाही.

उच्च तापमानात घन, द्रव किंवा वायूंमध्ये उर्जा वाढते. हेच मॅग्नेट्सवर लागू होते: उच्च तापमानात, रोटेशन सहसा डळमळण्यास सुरवात होते.

खजेतुरियातील लोक म्हणाले, “आम्ही निओडीमियमचे चुंबकीय वर्तन प्रत्यक्षात 'सामान्यपणे' जे घडते त्या विरुद्ध आहे." "गरम झाल्यावर पाणी बर्फात बदलते त्याप्रमाणे हे अगदी अंतर्ज्ञानी आहे."

ही प्रतिरोधक घटना निसर्गात सामान्य नाही - काही सामग्री चुकीच्या मार्गाने वागण्यासाठी ओळखली जाते. रोशेल मीठ हे आणखी एक सुप्रसिद्ध उदाहरण आहे: त्याचे शुल्क उच्च तापमानात ऑर्डर केलेले नमुना तयार करते, परंतु यादृच्छिकपणे कमी तापमानात वितरित केले जाते.

स्पिन ग्लासचे जटिल सैद्धांतिक वर्णन भौतिकशास्त्रातील 2021 च्या नोबेल पुरस्काराची थीम आहे. हे स्पिन चष्मा कसे कार्य करतात हे समजून घेणे विज्ञानाच्या इतर क्षेत्रांसाठी देखील महत्त्वपूर्ण आहे.

खजेतुरियन्स म्हणाले, “जर आम्ही शेवटी या सामग्रीच्या वर्तनाचे अनुकरण करू शकलो तर ते मोठ्या संख्येने इतर सामग्रीच्या वर्तनाचेही अनुमान काढू शकते.”

संभाव्य विलक्षण वर्तन अधोगतीच्या संकल्पनेशी संबंधित आहे: बर्‍याच वेगवेगळ्या राज्यांमध्ये समान ऊर्जा असते आणि प्रणाली निराश होते. तापमान ही परिस्थिती बदलू शकते: केवळ एक विशिष्ट राज्य अस्तित्त्वात आहे, ज्यामुळे सिस्टम स्पष्टपणे मोडमध्ये प्रवेश करू देते.

हे विचित्र वर्तन नवीन माहिती संचयन किंवा संगणकीय संकल्पनांमध्ये वापरली जाऊ शकते, जसे की संगणनासारख्या मेंदूत.