Cercetătorii au observat un comportament nou și ciudat la cristalele electronice

Așa cum ne învață știința de bază, schimbările de temperatură pot cauza tranziții de fază la materiale – ca atunci când apa îngheață la temperaturi scăzute. 

Cu toate acestea, în unele situații temperatura care declanșează aceste schimbări este diferită, în funcție de material, care se poate răci sau încălzi. Acest fenomen este cunoscut drept „buclă de histerezis”, iar cercetătorii sunt de părere că au descoperit un exemplu complet nou si ciudat al acestui fenomen, spune Science Alert.

• Telescopul Webb a găsit o populație neobișnuit de mare de asteroizi între Jupiter și Marte
• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ

Nu este o tranziție pe care să o întâlnești în viața de zi cu zi, fiind nevoie de un solid cristalin compus  și stratificat – numit EuTe₄, de variații mari de temperatură și o pistă lungă de un kilometru pentru a trage cu particule încărcate pentru a putea crea o lumină laser strălucitoare.

Într-un astfel de aranjament, cercetătorii au descoperit o tranziție histeretică neobișnuită într-un compus stratificat numit EuTe4, în care histereza acoperă un interval de temperatură uriaș de peste 400 kelvin – cu mult mai mult decât media pentru aceste solide cristaline.

Ce au descoperit oamenii de știință?

„Această observație ne-a atras imediat atenția. Caracterizările experimentale și teoretice ale EuTe₄ erau de natură să provoace cunoștințele convenționale despre tipul de tranziție histeretică ce se poate observa la un cristal”, spune fizicianul Baiqing Lyu de la MIT.

Cercetarea a devenit din ce în ce mai interesantă, trezind curiozitatea. Nu exista nici o schimbare în structura electronică a materialului de-a lungul a mai multe variații de temperatură, ceea ce din nou, denotă un comportament anormal pentru situația dată.

Chiar dacă această descoperire este încă în fază de început, echipa are câteva idei despre ce se petrece: modul specific în care electronii sunt așezați în EuTe₄ determină formarea unui cristal secundar. Este posibil ca mișcarea și schimbarea acestui al doilea strat, să creeze configurații diferite în bucla de histerezis.

Un indicator că ceva ciudat și neașteptat a avut loc

Mai multe experimente au arătat că cercetătorii au putut varia rezistența electrică a materialului prin răcirea sau încălzirea cristalelor – un alt indicator că ceva ciudat și neașteptat avea loc.

„Aceste observații ne indică faptul că proprietățile electrice ale materialului conduc spre o memorie termică, iar proprietățile materialului por reține trăsăturile diferitelor temperaturi din trecut”, spune fizicianul Alfred Zong de la MIT.

„O asemenea memorie termică poate să fie folosită drept memorizator permanent al temperaturii”.

Acest fapt dă naștere unei multitudini de noi posibilități. O modalitate prin care poate să fie folosită de oamenii de știință este să măsoare rezistența electrică a EuTe₄ la temperatura camerei, iar de acolo să deducă cea mai rece sau fierbinte temperatură  pe care a avut-o anterior materialul. Aceasta se poate datorită memoriei termice a acestuia.

Memorie termică

Potrivit echipei de cercetători, aceste eforturi pot fi extinse și la alte solide și asupra modului în care acestea se schimbă atunci când sunt expuse la variații mari de temperatură. Descoperirile viitoare pot fi benefice în special pentru obținerea unui mai mare control asupra materialelor folosite la comutatoarele și memoriile calculatoarelor.

Dar pentru ca acest lucru să fie posibil este nevoie ca mai multe cercetări să fie făcute. Oamenii de știință cred că mai sunt multe de găsit dincolo de limita de 400 grade Kelvin. După o mai multe analize, histereza poate fi influențată și altfel, dincolo de manipularea temperaturii.

Studiul făcut a fost publicat în Physical Review Letters.

Vă mai recomandăm și:

Oamenii de știință au descoperit o nouă formă „exotică” a cristalelor de gheață

Cercetătorii au reușit să creeze un ”cristal din electroni”

Au fost observate primele interacțiuni între ”cristalele temporale”, materia care există în patru dimensiuni

Cristalele microscopice din Australia oferă o imagine asupra evoluţiei câmpului magnetic al Terrei