科學家對加熱後會凍結的磁性材料感到困惑

據BGR報道,物理學家們發現,某些磁性材料在溫度上升到一定程度時就會凍結。我們通常只在冷卻磁性材料時看到這種行為,而不是在加熱它們時。因此,它讓物理學家們對這一發展感到困惑不解。

temperature-changes-to-magnetic-spins.jpg

荷蘭拉德堡德大學的物理學家Alexander Khajetoorians說,磁性材料的凍結與我們通常看到的情況相反。Khajetoorians說,其結果是 “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。這意味着原子的磁自旋都是朝同一方向旋轉的。從本質上講,南磁極和北磁極都在同一方向上排列。不過,一些由鐵和銅製成的合金具有隨機的自旋。物理學家將這種狀態稱為自旋玻璃態。

物理學家說,大多數時候,你必須將材料結合在一起才能創造出自旋玻璃態。比如鐵和銅的混合物。然而,釹是一種體驗自旋玻璃態的元素,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。

41567_2022_1633_Fig1_HTML.webp

研究人員在《自然-物理學》上發表了關於這一現象的研究報告。根據該論文,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成一個固體圖案,形成磁鐵。當重新冷卻下來時,磁旋轉又回到了正常的、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通常只發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,這種行為是簡併概念的一個例子。這基本上是說,許多不同的狀態可以具有相同的能量,從而導致整個系統變得受挫。然後當達到一定的溫度時,該系統就會斷裂,導致其沉澱為一種模式。磁性材料的凍結是這個概念發揮作用的一個很好的展示。

(0)
上一篇 2022-07-06 09:38
下一篇 2022-07-06 09:38

相关推荐