【資料圖】
荷蘭拉德堡德大學的物理學家Alexander Khajetoorians說,磁性材料的凍結(jié)與我們通常看到的情況相反。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的自旋。物理學家將這種狀態(tài)稱為自旋玻璃態(tài)。
物理學家說,大多數(shù)時候,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,釹是一種體驗自旋玻璃態(tài)的元素,無需將其他材料混合在一起。而且,當被加熱時,這種磁性材料會凍結(jié)。
研究人員在《自然-物理學》上發(fā)表了關(guān)于這一現(xiàn)象的研究報告。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。當重新冷卻下來時,磁旋轉(zhuǎn)又回到了正常的、隨機的模式。
正如在上面指出的那樣,這很耐人尋味,因為這種磁自旋的凍結(jié)通常只發(fā)生在磁性材料被冷卻的時候,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,從而導致整個系統(tǒng)變得受挫。然后當達到一定的溫度時,該系統(tǒng)就會斷裂,導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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