Квазикристалите: новата форма на материята, която ще преобърне света на електрониката и хладилниците

Учените са все по-близо до разкриването на ключовите свойства на тези необичайни материали.

Квазикристалите са материали с необичайни атомни подредби, които се различават от подредените структури на обикновените кристали. Те отдавна привличат вниманието на учените в областта на физиката на кондензираните среди. Тези структури могат да изиграят ключова роля за откриването на нови граници в тази област.

От особен интерес за изследователите е вид квазикристал, известен като икосаедричен квазикристал на Цай (iQC), и неговите кубични апроксимирани кристали (AC). Тези материали проявяват необичайни свойства, включително феромагнетизъм и антиферомагнетизъм на големи разстояния. Наблюдават се и необичайни квантови явления, което ги прави потенциално полезни за технологии като спинтрониката и магнитното охлаждане.

Екипът от учени, ръководен от професор Рюджи Тамура от Токийския научен университет, заедно с колеги от университета Тохока, се фокусира върху изучаването на не-Хайзенбергов тип квазикристал на Цай. Той е изработен от злато, галий и тербий.

Тези материали притежават уникални свойства като стареене, памет и подмладяване, което ги прави обещаващи кандидати за следващото поколение магнитни устройства за съхранение. Те биха могли също така да бъдат ключът към ново поколение хладилници, понеже демонстрират магнитно охлаждане.

Доскоро обаче учените не разбираха напълно как работят тези материали, особено по отношение на магнитната им фазова диаграма. Изследователите публикуваха своите открития в Materials Today Physics, разкривайки за първи път магнитната фазова диаграма на АС от нехайзенбергов тип.

За да създаде тази диаграма, екипът е провел експерименти с намагнитване и прахова неутронна дифракция. Те обхващат широк диапазон от съотношения на електрони на атом (e/a). Тези измервания разкриха непланарен вихров антиферомагнитен ред при съотношение e/a от 1,72. Както и непланарен вихров феромагнитен ред при съотношение e/a от 1,80.

Професор Тамура подчертава важността на тези резултати, като посочва, че те дават важна представа за взаимодействието на магнитните взаимодействия в АС от нехайзенбергов тип. И едновременно с това откриват пътя за разбиране на свойствата на все още неоткритите нехайзенбергови iQC.

Това откритие е значителна стъпка напред за физиката на кондензираната материя и изследванията на квазикристалите, проправяйки пътя за разработването на усъвършенствани електронни устройства и технологии за хладилници от следващо поколение.