Neu ‚wirbeln‘ Zustand der Materie in einem Element des Periodensystems entdeckt

„In einem Glas Honig, können Sie denken, dass die einst klare Bereiche, die gelb haben gone bad milchig geworden. Aber besser gesagt, das Glas Honig beginnt zu kristallisieren. So könnte man das‚Altern‘-Prozess in Neodym wahrnehmen.“ Alexander Khajetoorians, Professor in Rastersondenmikroskopie, zusammen mit Professor Mikhail Katsnelson und Assistant Professor Daniel Wegner, stellte fest, dass das Material Neodym verhält sich in einer komplexen magnetischen Art und Weise, dass niemand jemals sieht, bevor in einem Elemente im Periodensystem.

Wirbelnden Magneten und Gläser

Magnete werden von einem Nord- und Südpol definiert. einen regelmäßigen Magnete, findet man viele Atom Magneten Sezieren, sogenannte ‚dreht‘, die alle ausgerichtet sind entlang der gleichen Richtung sind und die Nord- und Südpol definieren. Ganz anders können einige Legierungsmaterialien sein ein ‚Spin-Glas,‘ zufällig platzierten Spins in allen Arten von Richtungen zeigen. Spingläsern leiten ihren Namen-sake aus der amorphen sich entwickelnden Struktur der Atome in einem Stück aus Glas. Auf diese Weise verknüpfen Spingläser magnetisches Verhalten auf Phänomene in weicher Materie, wie Flüssigkeiten und Gele.

Spin Gläser wurden bekannt, manchmal in Legierungen auftreten, die Kombinationen von Metallen mit einem oder mehreren anderen Elementen und mit einer amorphen Struktur, aber nie in der reinen Elemente des Periodensystems. Überraschenderweise fanden Radboud Forscher heraus, dass der Atomspins eines perfekt geordneten Stück der Seltenerdelement Neodym bilden Muster, dass Wirbel wie eine Helix, aber ständig die genauen Muster der Spirale ändern. Dies ist die Manifestation eines neuen Zustand der Materie eine ‚selbstinduzierten Spinglas‘ genannt.

Sieht die magnetische Struktur

„In Nijmegen, wir sind Spezialisten in der Rastertunnelmikroskopie (STM). Es uns die Struktur der einzelnen Atome sehen können, und wir können die Nord- und Südpole der Atome lösen“, erklärt Wegner. „Mit diesem Fortschritt in der hochpräzisen Bildgebung konnten wir das Verhalten in Neodym entdecken, weil wir die unglaublich kleinen Änderungen in der magnetischen Struktur auflösen konnten. Das ist keine einfache Sache zu tun.“

Ein Material, das verhält sich wie Neuronen

Diese Erkenntnis eröffnet die Möglichkeit, dass diese komplexe und glasig magnetisches Verhalten auch in unzähligen neuen Materialien beobachtet werden, einschließlich anderer Elemente des Periodensystems. Khajetoorians: „Es wird Lehrbuchwissen der grundlegenden Eigenschaften der Materie verfeinern Aber es wird auch ein Testgelände, neue Theorien zu entwickeln, bereitzustellen, wo wir die Physik zu anderen Bereichen, zum Beispiel theoretische Neurowissenschaften verknüpfen..“

„Die komplexe Entwicklung von Neodym eine Plattform zu imitieren Grundverhalten in der künstlichen Intelligenz verwendet werden kann“, so Khajetoorians. „All die komplexen Muster, die in diesem Material gespeichert werden können, können zur Bilderkennung verknüpft werden.“

Mit der Weiterentwicklung der AI und seiner großen Energiebilanz gibt es steigende Nachfrage Materialien zu schaffen, das Gehirn-ähnliche Aufgaben direkt in Hardware ausführen kann. „Man kann nie ein Gehirn-inspirierten Computer mit einfachen Magneten bauen, aber Materialien mit diesem komplexen Verhalten könnten geeignete Kandidaten sein“, sagt Khajetoorians.