Os físicos observaram um novo tipo estranho de comportamento em um material magnético quando aquecido. Os spins magnéticos "congelam" em um padrão estático quando a temperatura aumenta, um fenômeno que normalmente ocorre quando a temperatura diminui. Eles publicaram suas descobertas em Nature Physics em 4 de julho.
Os pesquisadores descobriram o fenômeno no material neodímio, um elemento que eles descreveram há vários anos como um "vidro giratório auto-induzido". Cada átomo de ferro se comporta como um pequeno ímã, ou um spin. Esses giros colocados aleatoriamente apontam em todos os tipos de direções.

Diferentemente dos vidros de spin convencionais, onde há mistura aleatória de materiais magnéticos, o neodímio é um elemento e sem quantidades significativas de qualquer outro material, apresenta comportamento vítreo em sua forma cristalina. Os giros formam padrões que giram como uma hélice, e esse turbilhão é aleatório e muda constantemente.

Padrão sólido quando aquecido

Neste novo estudo, os pesquisadores descobriram que quando aquecem o neodímio de -268 C para -265 C, os spins "congelam" em um padrão sólido formando um tipo de ímã, na temperatura mais alta. Ao resfriar o material, os padrões aleatórios de hélice giratória voltaram. "Esse 'congelamento' do padrão normalmente não ocorre em material magnético", diz Alexander Khajetoorians, professor de microscopia de sonda de varredura na Universidade Radboud.

A temperatura aumenta a energia em um sólido, líquido ou gás. O mesmo vale para um ímã:com mais temperatura, os giros começam a tremer. "O comportamento magnético do neodímio que observamos é na verdade o oposto do que 'normalmente' acontece. É bastante contra-intuitivo, como a água que se torna um cubo de gelo quando aquecida", diz Khajetoorians.

Esses tipos de fenômenos não são encontrados com frequência na natureza. Existem muito poucos materiais conhecidos que se comportam de maneira errada. Outro exemplo bem conhecido é o sal de Rochelle, onde as cargas se acumulam e formam um padrão ordenado em temperaturas mais altas, onde em temperaturas mais baixas elas são distribuídas aleatoriamente.

Como funciona

A complexa descrição teórica dos vidros de spin foi tema do Prêmio Nobel de Física concedido a Parisi em 2021. Descobrir como esses vidros de spin funcionam também tem importância para outras áreas científicas. “Se pudermos modelar como esses materiais se comportam, isso também pode ser extrapolado para o comportamento de uma ampla gama de outros materiais”.

O comportamento estranho subjacente estava ligado ao conceito de degeneração:onde muitos estados diferentes têm a mesma energia e o sistema fica frustrado. O efeito da temperatura é quebrar essa situação:certos estados sobrevivem, permitindo que o sistema se estabeleça claramente em um padrão. Também podemos aproveitar esse comportamento para novos tipos de armazenamento de informações ou conceitos computacionais, como computação semelhante ao cérebro. + Explorar mais

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