Los físicos observaron un nuevo y extraño tipo de comportamiento en un material magnético cuando se calienta. Los giros magnéticos se "congelan" en un patrón estático cuando aumenta la temperatura, un fenómeno que normalmente ocurre cuando la temperatura disminuye. Publicaron sus hallazgos en Nature Physics el 4 de julio.

Los investigadores descubrieron el fenómeno en el material neodimio, un elemento que describieron hace varios años como un "vidrio giratorio autoinducido". Los vidrios giratorios son típicamente aleaciones donde los átomos de hierro, por ejemplo, se mezclan aleatoriamente en una rejilla de átomos de cobre. Cada átomo de hierro se comporta como un pequeño imán o un espín. Estos giros colocados al azar apuntan en todo tipo de direcciones.

A diferencia de los vidrios giratorios convencionales, donde hay una mezcla aleatoria de materiales magnéticos, el neodimio es un elemento y sin cantidades significativas de ningún otro material, muestra un comportamiento vítreo en su forma cristalina. Los giros forman patrones que giran como una hélice, y este giro es aleatorio y cambia constantemente.

Patrón sólido cuando se calienta

En este nuevo estudio, los investigadores descubrieron que cuando calentaban el neodimio de -268 C a -265 C, los giros se "congelaban" en un patrón sólido que formaba un tipo de imán, a la temperatura más alta. Cuando se enfrió el material, volvieron los patrones aleatorios de hélice giratoria. "Esta 'congelación' del patrón normalmente no ocurre en el material magnético", dice Alexander Khajetoorians, profesor de microscopía de sonda de barrido en la Universidad de Radboud.

La temperatura aumenta la energía en un sólido, líquido o gas. Lo mismo ocurre con un imán:con más temperatura, los giros comienzan a temblar. "El comportamiento magnético en el neodimio que observamos es en realidad lo contrario de lo que sucede 'normalmente'. Es bastante contraintuitivo, como el agua que se convierte en un cubo de hielo cuando se calienta", dice Khajetoorians.

Este tipo de fenómenos no se encuentran a menudo en la naturaleza. Se conocen muy pocos materiales que se comporten de manera incorrecta. Otro ejemplo bien conocido es la sal de Rochelle, donde las cargas se acumulan y forman un patrón ordenado a temperaturas más altas, mientras que a temperaturas más bajas se distribuyen aleatoriamente.

Cómo funciona

La compleja descripción teórica de los vidrios giratorios fue el tema del Premio Nobel de Física otorgado a Parisi en 2021. Descubrir cómo funcionan estos vidrios giratorios también tiene importancia para otros campos científicos. "Si finalmente podemos modelar cómo se comportan estos materiales, esto también podría extrapolarse al comportamiento de una amplia gama de otros materiales".

El comportamiento extraño subyacente estaba relacionado con el concepto de degeneración:donde muchos estados diferentes tienen la misma energía y el sistema se frustra. El efecto de la temperatura es romper esta situación:ciertos estados sobreviven, lo que permite que el sistema se asiente claramente en un patrón. También podemos aprovechar este comportamiento hacia nuevos tipos de almacenamiento de información o conceptos computacionales, como la computación similar al cerebro. + Explora más

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