Новое «вихревое» состояние материи, обнаруженное в элементе периодической таблицы

Самые сильные постоянные магниты сегодня содержат смесь элементов неодима и железа. Однако неодим сам по себе не ведет себя как какой-нибудь известный магнит, сбивая с толку исследователей более чем полвека.

Физики из Университета Радбоуд и Университета Уппсалы показали, что неодим ведет себя как самопроизвольное спин-стекло, а это значит, что он состоит из пульсирующего моря множества крошечных вихревых магнитов, циркулирующих с разной скоростью и постоянно эволюционирующих с течением времени. Понимание этого нового типа магнитного поведения улучшает наше понимание элементов периодической таблицы, и в конечном итоге может проложить путь для новых материалов для искусственного интеллекта. Результаты будут опубликованы 29 мая в журнале Science.

Вихревые магниты и очки

" К примеру, в банке с медом можно подумать, что некогда чистые участки, которые стали молочно-желтыми, испортились. Но, скорее, банка с медом начинает кристаллизоваться. Так можно было бы воспринимать "процесс дробления в неодиме", - говорит Александр Хаетоориан, профессор сканирующей зондовой микроскопии. Вместе с профессором Михаилом Кацнельсоном и доцентом Даниэлем Вегнером он обнаружил, что неодим ведет себя сложным магнитным способом, никогда ранее не наблюдавшимся в элементе периодической таблицы.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Магниты определяются северным и южным полюсами. При рассечении обычного магнита холодильника обнаруживается множество атомных магнитов, так называемых спинов, которые выравниваются в одном направлении и определяют северный и южный полюса. Совсем иначе некоторые материалы сплава существуют в виде спинового стекла, в котором случайно расположенные спины указывают во всевозможных направлениях. Спиновые стекла получили свое название от аморфной, развивающейся структуры атомов в куске стекла. Таким образом, спиновые стекла связывают магнитное поведение с явлениями в более мягкой материи, такими как жидкости и гели.

Известно, что спиновые стекла встречаются в сплавах, которые представляют собой комбинации металлов с одним или несколькими другими элементами и с аморфной структурой, но никогда не встречаются в чистых элементах периодической таблицы. Удивительно, но исследователи Radboud обнаружили, что атомные спины идеально упорядоченного куска редкоземельного элемента неодима образуют узоры, которые крутятся как спираль, но постоянно меняют точный узор спирали. Это является проявлением нового состояния материи, называемого самоиндуцирующимся спиновым стеклом.

"В Неймегене мы являемся специалистами по сканированию туннельной микроскопии (STM). Она позволяет нам видеть структуру отдельных атомов, и мы можем разрешать северный и южный полюса атомов", - объясняет Вегнер. "Благодаря этому прогрессу в области высокоточной визуализации мы смогли обнаружить поведение неодима, так как смогли разрешить невероятно малые изменения в магнитной структуре". Это нелегко".

Этот вывод открывает возможность того, что такое сложное и стеклообразное магнитное поведение можно наблюдать и в новых материалах, в том числе и в других элементах периодической таблицы. Хаетоориан говорит: "Это позволит уточнить в учебнике знания об основных свойствах материи". Кроме того, это послужит доказательной базой для разработки новых теорий, в которых мы сможем связать физику с другими областями, например, с теоретической нейронаукой". Сложная эволюция неодима может стать платформой для имитации базового поведения, используемого в искусственном интеллекте. Все сложные паттерны, которые могут быть сохранены в этом материале, могут быть связаны с распознаванием образов".

С развитием ИИ и его большого энергетического следа растет спрос на создание материалов, которые могут выполнять мозговидные задачи непосредственно в аппаратном обеспечении. "Вы никогда не могли бы создать компьютер, вдохновленный мозгом, с простыми магнитами, но материалы с таким сложным поведением могут быть подходящими кандидатами", - говорит Хаетоориан. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet