这种神奇的新型磁性材料在受热时会结冰

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钕是一种天然存在的元素,“以制造极好的磁铁而闻名”,其独特的特性让科学家们感到震惊。内梅亨大学的一组科学家进行了一项研究物理学家本杰明Verlhac探索这种材料的特质。科学家们惊奇地发现,当温度从-268摄氏度上升到-265摄氏度时,这种磁性元素“钕”就会结冰。这是第一次发生,因为在通常的条件下,比如铁磁材料,所有的原子都表现出相同的排列位置,当被冷却到特定的温度时,这些材料中的原子变得静止并冻结,但钕表现出的相反的行为是相当奇怪的。

根据荷兰内梅亨大学的物理学家Alexander Khajetoorians的说法,“我们观察到的钕的磁性行为实际上与‘正常’发生的情况相反。”这是非常违反直觉的,就像水加热后变成冰块一样。”必须指出的是,在铁和铜的合金中,磁自旋是分解的,不像其他铁磁材料那样排列整齐。这种情况被称为“旋转玻璃”。

但是对于钕来说,机理完全不同,为了使它的原子对齐,铁必须以混合物的形式与它结合,以有效地工作。此外,有趣的是,这种物质是科学家在两年前发现的,并被命名“自我自旋玻璃”由于其无与伦比的特性。自然界的情况是,每当我们加热一种材料时,它的原子就会开始强烈振动,并开始获得能量。

从磁的角度来说,温度的升高导致自旋运动的增加。同样,当磁铁被冷却或受到低温时,自旋的运动变慢,最终变为静止。然而,就钕而言,科学家将这种罕见现象命名为“挫折”。当材料的自旋不能达到有序态,而遵循“无序基态”时,就会发生这种情况,钕就是这种情况。

Alexander Khajetoorians进一步指出:“这种模式的‘冻结’通常不会发生在磁性材料中。如果我们最终能够模拟这些材料的行为,这也可以推断出其他广泛材料的行为。”

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