Los cristales naturales se sienten atraídos por sus colores dinámicos, su apariencia casi perfecta y sus muchas formas paralelas. Pero los investigadores están interesados en ellos por razones completamente diferentes: en innumerables minerales ya conocidos, siempre descubren algunos materiales con propiedades magnéticas extraordinarias. Una de ellas es la atakamita, que expone comportamientos magnéticos a bajas temperaturas, es decir, la temperatura del material cambia significativamente cuando es golpeado por un campo magnético. Un equipo encabezado por Tu Bronchovig y Helmoltz Zeentum Dresde Rosandorf (HZDR) ahora está investigando esta propiedad rara (doi: 10.1103/física .134.216701). A la larga, los resultados pueden ayudar a desarrollar nuevos materiales con enfriamiento magnético de eficiencia energética.
La atakamita del mineral verde de Emerald, llamado así por el lugar, que se encontró por primera vez, ubicado en Chile, el desierto de los iones de cobre en él. También determina las propiedades magnéticas del material iónico: cada uno de ellos tiene un electrón no inferior cuyo ión por espín da un momento magnético, en comparación con una pequeña inyección en una brújula. “La característica separada de la etamita es el manejo de los iones de cobre”, el Centro Jelch para la Ciencia de Neutrones (JCNS) describe al Dr. Levin Hinz. “Forman largas cadenas de pequeños triángulos adjuntos conocidos como las cadenas sur”. Las consecuencias de esta estructura geométrica son: aunque la rotación de los iones de cobre siempre quiere hacerse anti -pair, pero el manejo triangular hace que sea imposible lograr esto geográficamente. “Nos referimos a él como una decepción magnética”, dice Heinz. Como resultado de esta frustración, la rotación en la atakamita solo se establece a temperaturas muy bajas, menos de 9 calvin (−264 ° C), en una estructura alternativa estable.
Cuando los investigadores inspeccionaron la atakamita en altos campos magnéticos en el Laboratorio de campo magnético de HZDR (HLD), fue sorprendente: este material mostró un enfriamiento significativo en los campos magnéticos de pulso, y no solo un poco, sino también una ligera temperatura. Este extraordinario efecto de enfriamiento fuerte atrajo a los investigadores, ya que rara vez estudió comportamientos materiales magnéticamente frustrados. Sin embargo, los materiales magnéticos se consideran una alternativa prometedora a las tecnologías de enfriamiento tradicionales, por ejemplo, enfriamiento de eficiencia energética o para fugas de gas. La razón de esto es, en lugar de comprimir y expandir un colant, un proceso que ocurre en cada refrigerador, se pueden usar para cambiar la temperatura aplicando el campo magnético en el enfoque de una pérdida ambientalmente amigable y potencialmente baja.
¿Cuál es el origen de este fuerte efecto magnético?
Estudios adicionales en varios laboratorios del Laboratorio Europeo de Campo Magnético (EMFL) proporcionaron más información. Explicando al Dr. Tommy Coty, un científico de HLD, “utilizando espectroscopía de resonancia magnética, hemos logrado claramente mostrar que cuando se aplica el campo magnético, la secuencia magnética de la atamita se destruye”. “Esto es inusual porque muchos sectores magnéticos en materiales magnéticos frustrados generalmente luchan contra la frustración e incluso fomentan los estados magnéticos ordenados”.
El equipo describió el tratamiento inesperado de los minerales en las impresiones numéricas complejas de su estructura magnética: mientras que el campo magnético alinea los momentos magnéticos de los iones de cobre en el campo, así como las cadenas del sur, y así reduce la frustración, como se esperaba. Cuando se elimina, ya no puede estar presente un orden magnético de larga distancia. También proporcionó al equipo un efecto magnético particularmente fuerte: esto siempre está sucediendo cuando el campo magnético afecta este error, o más claramente, el intersticial magnético de un sistema. Los redactores de este rápido cambio en la entrada, el material debe ajustar su temperatura en consecuencia. Este es el mismo método que los investigadores ahora han logrado demostrar en Atakamite.
“Por supuesto, no esperamos que el uso en el nuevo sistema de enfriamiento se extraiga ampliamente para la etamita en el futuro”, dice el Dr. Tommy Kota, “pero el mecanismo físico que hemos investigado es básicamente nuevo y el efecto magnético que hemos visto es sorprendentemente fuerte.” El equipo espera que su trabajo alente a más investigaciones adicionales, especialmente en el sistema magnético frustrado, se explorará un objetivo moderno de materiales magnéticos.
