उच्च तापमानात निओडीमियम 'गोठवतो'

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

संशोधकांना ही घटना निओडीमियम पदार्थांमध्ये आढळली.काही वर्षांपूर्वी त्यांनी या घटकाचे वर्णन “स्वयंप्रेरित स्पिन ग्लास” असे केले.स्पिन ग्लास हे सहसा धातूचे मिश्रण असते, उदाहरणार्थ, लोखंडाचे अणू यादृच्छिकपणे तांब्याच्या अणूंच्या ग्रिडमध्ये मिसळले जातात.प्रत्येक लोखंडाचा अणू लहान चुंबकासारखा किंवा फिरकीसारखा असतो.यादृच्छिकपणे ठेवलेले स्पिन विविध दिशांना निर्देशित करतात.

पारंपारिक स्पिन ग्लासेसच्या विपरीत, जे यादृच्छिकपणे चुंबकीय सामग्रीसह मिसळले जातात, निओडीमियम एक घटक आहे.इतर कोणत्याही पदार्थाच्या अनुपस्थितीत, ते क्रिस्टल स्वरूपात विट्रिफिकेशनचे वर्तन दर्शवते.रोटेशन सर्पिल सारखा रोटेशनचा नमुना बनवतो, जो यादृच्छिक आणि सतत बदलत असतो.

या नवीन अभ्यासात, संशोधकांना असे आढळून आले की जेव्हा त्यांनी निओडीमियम -268 ° C ते -265 ° C पर्यंत गरम केले, तेव्हा त्याचे स्पिन "गोठलेले" घन नमुना बनते आणि उच्च तापमानात चुंबक बनते.सामग्री थंड झाल्यावर, यादृच्छिकपणे फिरणारा सर्पिल नमुना परत येतो.

नेदरलँड्समधील रॅडबॉड विद्यापीठातील स्कॅनिंग प्रोब मायक्रोस्कोप प्रोफेसर अलेक्झांडर खाजेटूरियन्स म्हणाले, "'फ्रीझिंग'ची ही पद्धत सहसा चुंबकीय पदार्थांमध्ये आढळत नाही.

उच्च तापमानामुळे घन पदार्थ, द्रव किंवा वायूंमध्ये ऊर्जा वाढते.हेच चुंबकाला लागू होते: उच्च तापमानात, रोटेशन सहसा डळमळू लागते.

खाजेटूरियन्स म्हणाले, "आम्ही पाहिलेले निओडीमियमचे चुंबकीय वर्तन प्रत्यक्षात 'सामान्यपणे' जे घडते त्याच्या विरुद्ध आहे.""जसे पाणी गरम केल्यावर बर्फात बदलते तसे हे अगदी काउंटर इंटेटिव्ह आहे."

ही विरोधाभासात्मक घटना निसर्गात सामान्य नाही – काही सामग्री चुकीच्या पद्धतीने वागण्यासाठी ओळखली जाते.आणखी एक सुप्रसिद्ध उदाहरण म्हणजे रोशेल मीठ: त्याचे शुल्क उच्च तापमानात क्रमबद्ध नमुना तयार करतात, परंतु कमी तापमानात यादृच्छिकपणे वितरीत केले जातात.

स्पिन ग्लासचे जटिल सैद्धांतिक वर्णन ही २०२१ च्या भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिकाची थीम आहे.हे स्पिन ग्लासेस कसे कार्य करतात हे समजून घेणे विज्ञानाच्या इतर क्षेत्रांसाठी देखील महत्त्वाचे आहे.

खाजेटूरियन्स म्हणाले, "जर आपण शेवटी या सामग्रीच्या वर्तनाचे अनुकरण करू शकलो तर ते मोठ्या संख्येने इतर सामग्रीच्या वर्तनाचा अंदाज लावू शकते."

संभाव्य विक्षिप्त वर्तन अध:पतनाच्या संकल्पनेशी संबंधित आहे: अनेक भिन्न अवस्थांमध्ये समान ऊर्जा असते आणि प्रणाली निराश होते.तापमान ही परिस्थिती बदलू शकते: केवळ एक विशिष्ट स्थिती अस्तित्वात आहे, जी प्रणालीला स्पष्टपणे मोडमध्ये प्रवेश करण्यास अनुमती देते.

हे विचित्र वर्तन नवीन माहिती संचयन किंवा संगणकीय संकल्पनांमध्ये वापरले जाऊ शकते, जसे की संगणकासारख्या मेंदू.