Νέα, «στροβιλιζόμενη» κατάσταση της ύλης ανακαλύφθηκε σε στοιχείο του περιοδικού πίνακα

Οι ισχυρότεροι μόνιμοι μαγνήτες σήμερα περιλαμβάνουν ένα μείγμα νεοδυμίου και σιδήρου, ωστόσο από μόνο του το νεοδύμιο δεν συμπεριφέρεται σαν οποιοσδήποτε γνωστός μαγνήτης, προκαλώντας σύγχυση στους επιστήμονες εδώ και πάνω από μισό αιώνα. Σε αυτό το πλαίσιο, φυσικοί στο Radboud University και το Uppsala University ήταν σε θέση να δείξουν πως το νεοδύμιο συμπεριφέρεται σαν «αυτοπροκαλούμενο γυαλί ιδιοστροφορμής» (self-induced spin glass), κάτι που σημαίνει ότι αποτελείται από μια κυματιζόμενη «θάλασσα» πολλών μικροσκοπικών στροβιλιζόμενων μαγνητών, που κινούνται σε διαφορετικές ταχύτητες και εξελίσσονται συνέχεια στο πέρασμα του χρόνου.

Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύονται στο Science, και η κατανόηση αυτού του νέου τύπου μαγνητικής συμπεριφοράς αυξάνει το επίπεδο κατανόησης των στοιχείων του περιοδικού πίνακα και θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για νέα υλικά για την τεχνητή νοημοσύνη. Σε ένα βάζο με μέλι, θα σκεφτόταν κανείς πως οι κάποτε καθαρές περιοχές που πήραν ένα γαλακτώδες κίτρινο χρώμα έχουν χαλάσει- Ωστόσο αντ'αυτού το βάζο του μελιού αρχίζει να κρυσταλλοποιείται: Κάπως έτσι θα μπορούσε να αντιληφθεί κανείς τη διαδικασία “ωρίμανσης” στο νεοδύμιο.

Οι Αλεξάντερ Χατζετουριάνς, Μιχαήλ Κάτσνελσον και Ντάνιελ Βέγκνερ ανακάλυψαν πως το νεοδύμιο συμπεριφέρεται με έναν πολύπλοκο τρόπο που κανείς ποτέ στο παρελθόν δεν έχει ξαναδεί σε στοιχείο του περιοδικού πίνακα.

Οι μαγνήτες ορίζονται από έναν βόρειο και έναν νότιο πόλο. Εάν κάποιος αναλύσει ένα συνηθισμένο μαγνητάκι ψυγείου, θα βρει πολλούς ατομικούς μαγνήτες, τα αποκαλούμενα spin, που ευθυγραμμίζονται προς την ίδια κατεύθυνση και ορίζουν τον βόρειο και τον νότιο πόλο. Κάποια κράματα μπορούν να είναι «γυαλί ιδιοστροφορμής», με τυχαία τοποθέτηση spin να «κοιτούν» προς κάθε πλευρά. Τα γυαλιά ιδιοστροφορμής πέρνουν το όνομά τους από την άμορφη, εξελισσόμενη δομή των ατόμων στο γυαλί. Με αυτόν τον τρόπο συνδέουν τη μαγνητική συμπεριφορά με φαινόμενα σε μαλακότερη ύλη, όπως σε υγρά και τζελ.

Τα γυαλιά ιδιοστροφορμής κάποιες φορές παρατηρούνται σε κράματα (που είναι συνδυασμοί μετάλλων με ένα ή περισσότερα στοιχεία) και με άμορφη δομή, αλλά ποτέ σε «καθαρά» στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Ερευνητές του Radboud διαπίστωσαν πως οι ατομικές ιδιοστροφορμές σε ένα κομμάτι νεοδυμίου σε τέλεια τάξη σχημάτιζαν μοτίβα που περιστρέφονταν σαν έλικες, αλλά άλλαζαν συνέχεια το ακριβές μοτίβο τους- και αυτό είναι η εκδήλωση μιας νέας κατάστασης ύλης, του «αυτοπροκαλούμενου γυαλιού ιδιοστροφορμής».

Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει τον δρόμο για πιθανό εντόπισμό της συμπεριφοράς αυτής σε νέα υλικά, μεταξύ των οποίων και άλλα στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Κατά τον Χατζετουριάνς, αυτό θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα ως προς τις βασικές ιδιότητες της ύλης, ενώ επίσης θα επέτρεπε την ανάπτυξη νέων θεωριών που θα συνδέουν τη φυσική με άλλους τομείς. Επίσης, όπως τόνισε «η πολύπλοκη εξέλιξη του νεοδυμίου ίσως να είναι πλατφόρμα που θα μιμείται τις βασικές συμπεριφορές που παρατηρούνται στην τεχνητή νοημοσύνη, καθώς αυξάνεται η ζήτηση για υλικά που θα μπορούν να αναλαμβάνουν «εγκεφαλικού τύπου» εργασίες απευθείας στο υλισμικό: «Δεν θα μπορούσες ποτέ να φτιάξεις έναν εγκεφαλικού τύπου υπολογιστή με απλούς μαγνήτες, μα υλικά με αυτή την περίπλοκη συμπεριφορά θα ήταν κατάλληλοι υποψήφιοι» πρόσθεσε.

Δημοσίευση σχολίου

0 Σχόλια