Los imanes permanentes más potentes de la actualidad contienen una mezcla de los elementos neodimio y hierro. Sin embargo, el neodimio por sí solo no se comporta como ningún imán conocido, confundiendo a los investigadores durante más de medio siglo. Los físicos de la Universidad de Radboud y la Universidad de Uppsala han demostrado que el neodimio se comporta como un vidrio giratorio autoinducido, lo que significa que está compuesto por un mar ondulado de muchos pequeños imanes giratorios que circulan a diferentes velocidades y evolucionan constantemente con el tiempo. Comprender este nuevo tipo de comportamiento magnético refina nuestra comprensión de los elementos de la tabla periódica, y eventualmente podría allanar el camino para nuevos materiales para la inteligencia artificial. Los resultados se publicarán el 29 de mayo, en Ciencias .

"En un tarro de miel, Puede pensar que las áreas que alguna vez fueron claras y que se volvieron de color amarillo lechoso se han echado a perder. Sino más bien, el tarro de miel comienza a cristalizar. Así es como se podía percibir el proceso ging en el neodimio, "dice Alexander Khajetoorians, profesor de microscopía de sonda de barrido. Con el profesor Mikhail Katsnelson y el profesor asistente Daniel Wegner, descubrió que el neodimio material se comporta de una manera magnética compleja nunca antes observada en un elemento de la tabla periódica.

Imanes y vasos giratorios

Los imanes están definidos por un polo norte y sur. La disección de un imán de nevera normal revela muchos imanes atómicos, los llamados giros, que están alineados en la misma dirección y definen el polo norte y sur. De manera muy diferente, algunos materiales de aleación existen como vidrio giratorio, en el que los giros espaciados aleatoriamente apuntan en todo tipo de direcciones. Las gafas giratorias derivan su nombre de lo amorfo, evolución de la estructura de los átomos en un trozo de vidrio. De este modo, Los vidrios giratorios vinculan el comportamiento magnético a fenómenos en materia más blanda, como líquidos y geles.

Se sabe que los vidrios giratorios se encuentran en aleaciones, que son combinaciones de metales con uno o más elementos y con una estructura amorfa, pero nunca en elementos puros de la tabla periódica. Asombrosamente, Los investigadores de Radboud encontraron que los giros atómicos de una pieza perfectamente ordenada del neodimio del elemento de tierras raras forman patrones que giran como una hélice pero cambian constantemente el patrón exacto de la hélice. Esta es la manifestación de un nuevo estado de la materia llamado vidrio giratorio autoinducido.

Viendo la estructura magnética

"En Nijmegen, somos especialistas en microscopía de túnel de barrido (STM). Nos permite ver la estructura de los átomos individuales, y podemos resolver los polos norte y sur de los átomos, "Explica Wegner." Con este avance en la obtención de imágenes de alta precisión, pudimos descubrir el comportamiento en neodimio, porque pudimos resolver los increíblemente pequeños cambios en la estructura magnética. Eso no es algo fácil de hacer ".

Un material que se comporta como neuronas

Este hallazgo abre la posibilidad de que este comportamiento magnético complejo y vítreo también pueda observarse en nuevos materiales, incluyendo otros elementos en la tabla periódica. Khajetoorianos dice:"Refinará el conocimiento de los libros de texto sobre las propiedades básicas de la materia. Pero también proporcionará un campo de pruebas para desarrollar nuevas teorías en las que podamos vincular la física con otros campos". por ejemplo, neurociencia teórica. La compleja evolución del neodimio puede ser una plataforma para imitar el comportamiento básico utilizado en la inteligencia artificial. Todos los patrones complejos que se pueden almacenar en este material pueden vincularse al reconocimiento de imágenes ".

Con el avance de la IA y su gran huella energética, Existe una demanda creciente para crear materiales que puedan realizar tareas similares al cerebro directamente en el hardware. "Nunca podrías construir una computadora inspirada en el cerebro con imanes simples, pero los materiales con este comportamiento complejo podrían ser candidatos adecuados, ", Dice Khajetoorianos.