Quasicristais são materiais intermetálicos que têm atraído atenção significativa de pesquisadores com o objetivo de avançar na compreensão da física da matéria condensada. Ao contrário dos cristais normais, nos quais os átomos são organizados em um padrão de repetição ordenado, os quasicristais têm padrões de átomos ordenados e não repetitivos.



Sua estrutura única leva a muitas propriedades exóticas e interessantes, que são particularmente úteis para aplicações práticas em spintrônica e refrigeração magnética.

Uma variante quasicristalina única, conhecida como quasicristal icosaédrico do tipo Tsai (iQC) e seus cristais aproximantes cúbicos (ACs), apresentam características intrigantes. Estes incluem ordens ferromagnéticas (FM) e antiferromagnéticas (AFM) de longo alcance, bem como fenômenos quânticos críticos não convencionais, para citar alguns.

Através de ajustes de composição precisos, esses materiais também podem apresentar características intrigantes como envelhecimento, memória e rejuvenescimento, tornando-os adequados para o desenvolvimento de dispositivos de armazenamento magnético de próxima geração. Apesar do seu potencial, no entanto, o diagrama de fases magnéticas destes materiais permanece largamente inexplorado.

Para descobrir mais, uma equipe de pesquisadores, liderada pelo professor Ryuji Tamura, do Departamento de Ciência e Tecnologia de Materiais da Universidade de Ciência de Tóquio (TUS), em colaboração com pesquisadores da Universidade de Tohoku, conduziu recentemente experimentos de magnetização e difração de nêutrons em pó (PND) no não-Heisenberg tipo Tsai 1/1 ouro-gálio-térbio AC.

"Pela primeira vez, os diagramas de fase da CA não-Heisenberg do tipo Tsai foram desvendados. Isso impulsionará a pesquisa de física aplicada em refrigeração magnética e spintrônica, "disse o professor Tamura.

Suas descobertas foram publicadas na revista Materials Today Physics .

Através de vários experimentos, os pesquisadores desenvolveram o primeiro diagrama de fase magnética abrangente do AC não-Heisenberg do tipo Tsai, cobrindo uma ampla gama de proporções de elétrons por átomo (e/a) (um parâmetro crucial para a compreensão da natureza fundamental dos CQs). ).

Além disso, medições usando a difração de nêutrons em pó (PND) revelaram a presença de uma ordem AFM de turbilhonamento não coplanar em uma razão e/a de 1,72 e uma ordem FM de turbilhonamento não coplanar na razão e/a de 1,80.

A equipe elucidou ainda mais a regra de seleção de fase ferromagnética e antiferromagnética das interações magnéticas, analisando a orientação relativa dos momentos magnéticos entre os locais vizinhos mais próximos e os vizinhos mais próximos.

O professor Tamura acrescenta que as suas descobertas abrem novas portas para o futuro da física da matéria condensada. "Esses resultados oferecem insights importantes sobre a intrincada interação entre interações magnéticas em ACs não-Heisenberg do tipo Tsai. Eles estabelecem as bases para a compreensão das propriedades intrigantes não apenas de ACs não-Heisenberg, mas também de iQCs não-Heisenberg que ainda estão para ser descoberto ."

Em resumo, a descoberta impulsiona a física da matéria condensada e a investigação de quasicristais para territórios desconhecidos, abrindo caminho para dispositivos eletrónicos avançados e tecnologias de refrigeração de próxima geração.

Mais informações: Farid Labib et al, Revelando o diagrama de fase magnética exótica de um aproximante quasicristal não-Heisenberg, Materials Today Physics (2023). DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101321
Fornecido pela Universidade de Ciências de Tóquio