Les chercheurs ont observé un nouveau comportement étrange lorsqu’un matériau magnétique était chauffé.Lorsque la température augmente, le spin magnétique de ce matériau « se fige » en mode statique, ce qui se produit généralement lorsque la température baisse.Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Nature Physics.
Les chercheurs ont découvert ce phénomène dans les matériaux en néodyme.Il y a quelques années, ils ont décrit cet élément comme du « verre à rotation auto-induite ».Le verre de spin est généralement un alliage métallique, par exemple, les atomes de fer sont mélangés au hasard dans une grille d'atomes de cuivre.Chaque atome de fer est comme un petit aimant ou une rotation.Ces tours placés au hasard pointent dans différentes directions.
Contrairement aux verres spin traditionnels, qui sont mélangés au hasard avec des matériaux magnétiques, le néodyme est un élément.En l’absence de toute autre substance, il présente le comportement de vitrification sous forme cristalline.La rotation forme un modèle de rotation semblable à une spirale, aléatoire et en constante évolution.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont découvert que lorsqu’ils chauffaient le néodyme de -268°C à -265°C, sa rotation se « gelait » en un motif solide, formant un aimant à une température plus élevée.Au fur et à mesure que le matériau refroidit, le motif en spirale tournant de manière aléatoire revient.
"Ce mode de 'gel' ne se produit généralement pas dans les matériaux magnétiques", a déclaré Alexander Khajetoorians, professeur de microscope à sonde à balayage à l'Université Radboud aux Pays-Bas.
Des températures plus élevées augmentent l'énergie dans les solides, les liquides ou les gaz.Il en va de même pour les aimants : à des températures plus élevées, la rotation commence généralement à vaciller.
Les Khajetooriens ont déclaré : « le comportement magnétique du néodyme que nous avons observé est en réalité contraire à ce qui se produit « normalement » »."C'est assez contre-intuitif, tout comme l'eau se transforme en glace lorsqu'elle est chauffée."
Ce phénomène contre-intuitif n’est pas courant dans la nature : peu de matériaux se comportent de manière inappropriée.Un autre exemple bien connu est le sel de Rochelle : ses charges forment un motif ordonné à des températures plus élevées, mais sont réparties de manière aléatoire à des températures plus basses.
La description théorique complexe du verre de spin est le thème du prix Nobel de physique 2021.Comprendre le fonctionnement de ces lunettes spin est également important pour d’autres domaines scientifiques.
Les Khajetooriens ont déclaré : « si nous pouvons enfin simuler le comportement de ces matériaux, nous pourrons également déduire le comportement d’un grand nombre d’autres matériaux ».
Un comportement potentiellement excentrique est lié au concept de dégénérescence : de nombreux états différents ont la même énergie et le système devient frustré.La température peut changer cette situation : seul un état spécifique existe, permettant au système d'entrer explicitement dans un mode.
Ce comportement étrange peut être utilisé dans de nouveaux concepts de stockage d'informations ou d'informatique, tels que l'informatique cérébrale.
Heure de publication : 05 août 2022
