Os ímãs permanentes mais fortes de hoje contêm uma mistura dos elementos neodímio e ferro. Contudo, o neodímio por si só não se comporta como qualquer ímã conhecido, confundindo pesquisadores por mais de meio século. Físicos da Radboud University e da Uppsala University mostraram que o neodímio se comporta como um vidro giratório auto-induzido, o que significa que é composto por um mar ondulado de muitos pequenos ímãs girando circulando em velocidades diferentes e em constante evolução ao longo do tempo. Compreender este novo tipo de comportamento magnético refina nossa compreensão dos elementos da tabela periódica, e poderia eventualmente abrir caminho para novos materiais para inteligência artificial. Os resultados serão publicados no dia 29 de maio, no Ciência .

"Em um pote de mel, você pode pensar que as áreas antes claras que ficaram amarelas leitosas estragaram. Mas sim, o pote de mel começa a cristalizar. É assim que você pode perceber o processo de 'ging no neodímio, "diz Alexander Khajetoorians, professor de microscopia de varredura por sonda. Com o professor Mikhail Katsnelson e o professor assistente Daniel Wegner, ele descobriu que o neodímio material se comporta de uma forma magnética complexa nunca antes observada em um elemento da tabela periódica.

Ímãs giratórios e óculos

Os ímãs são definidos por um pólo norte e um pólo sul. Dissecar um ímã de geladeira comum revela muitos ímãs atômicos, os chamados spins, que estão alinhados na mesma direção e definem os pólos norte e sul. Bem diferente, alguns materiais de liga existem como um vidro giratório, em que spins espaçados aleatoriamente apontam em todos os tipos de direções. Os óculos Spin derivam seu nome do amorfo, estrutura em evolução dos átomos em um pedaço de vidro. Desta maneira, óculos de spin vinculam o comportamento magnético a fenômenos em matéria mais macia, como líquidos e géis.

Vidros giratórios são conhecidos por ocorrerem em ligas, que são combinações de metais com um ou mais outros elementos e com uma estrutura amorfa, mas nunca em elementos puros da tabela periódica. Surpreendentemente, Os pesquisadores de Radboud descobriram que os giros atômicos de um pedaço perfeitamente ordenado do neodímio do elemento terra-rara formam padrões que giram como uma hélice, mas mudam constantemente o padrão exato da hélice. Esta é a manifestação de um novo estado da matéria denominado vidro giratório auto-induzido.

Vendo a estrutura magnética

"Em Nijmegen, somos especialistas em microscopia de tunelamento de varredura (STM). Isso nos permite ver a estrutura de átomos individuais, e podemos resolver os pólos norte e sul dos átomos, "Wegner explica." Com este avanço na imagem de alta precisão, fomos capazes de descobrir o comportamento do neodímio, porque poderíamos resolver as mudanças incrivelmente pequenas na estrutura magnética. Isso não é uma coisa fácil de fazer. "

Um material que se comporta como neurônios

Esta descoberta abre a possibilidade de que este comportamento magnético complexo e vítreo também possa ser observado em novos materiais, incluindo outros elementos da tabela periódica. Khajetoorians dizem, "Isso vai refinar o conhecimento dos livros sobre as propriedades básicas da matéria. Mas também vai fornecer um campo de provas para desenvolver novas teorias onde podemos ligar a física a outros campos, por exemplo, neurociência teórica. A complexa evolução do neodímio pode ser uma plataforma para imitar o comportamento básico usado na inteligência artificial. Todos os padrões complexos que podem ser armazenados neste material podem ser vinculados ao reconhecimento de imagem. "

Com o avanço da IA ​​e sua grande pegada de energia, há uma demanda crescente para criar materiais que possam realizar tarefas parecidas com o cérebro diretamente no hardware. "Você nunca poderia construir um computador inspirado no cérebro com ímãs simples, mas materiais com este comportamento complexo podem ser candidatos adequados, "Khajetoorians diz.