Novo otkriće u području znanosti o materijalima otvorilo je nove puteve za proučavanje feromagnetizma u kvazikristalnim materijalima.
Razvoj ovih kvazikristalja dolazi nakon godina izazova u postizanju stabilnih struktura koje bi mogle podržati detaljno istraživanje njihovih magnetskih karakteristika. Ferromagnetizam, koji se obično promatra i u periodičnim kristalima i amorfnim materijalima, pokazao se teškim za ostvarenje u kvazikristalja zbog njihovog jedinstvenog kvaziperiodskog reda dugog dometa i nekonvencionalnih rotacijskih simetrija.
Prethodno su svi poznati feromagnetni kvazikristalji zahtijevali sintezu brzim ugasivanjem, procesom koji je rezultirao metastabilnim i strukturno neispravnim materijalima. Kada su podvrgnuti žarenju, ovi kvazikristalji pretvorili su se u aproksimantne kristale, koji su, iako slični po lokalnoj atomskoj strukturi, imali periodični red, a ne kvaziperiodnu prirodu kvazikristalja. Ova transformacija ometala je sposobnost proučavanja unutarnjih magnetnih svojstava pravih kvazikristalja, osobito aspekata poput magnetne kritičnosti, koji opisuju ponašanje materijala u blizini magnetnog faznog prijelaza.
Kako bi se nadvladalo ova ograničenja, istraživački tim na čelu s profesorom Ryuji Tamurom iz Odjela za znanost i tehnologiju materijala i dr. Farid Labibom iz Istraživačkog instituta za znanost i tehnologiju na Tokijskom sveučilištu znanosti (TUS) u Japanu koristio je novi pristup. Koristili su klasifikator faze zasnovan na strojnom učenju kako bi vodili izbor odgovarajućih kompozicija legura za stvaranje stabilnih feromagnetnih ikosahedralnih kvazikristalja. Analiziranjem podataka iz baze podataka HYPOD-X QC i drugih postojećih resursa, identificirali su 675 potencijalnih sistema kvinarnih legura. Među njima su sistemi zlato-bakr-aluminij-indij-retke zemlje (Au-Cu-Al-In-R) pokazali najveće obećanje.
Konkretno, za daljnje istraživanje odabrane su kombinacije rijetkih zemaljskih elemenata kao što su gadolinij (Gd), terbij (Tb) i disprozij (Dy). Koristeći konvencionalne tehnike topljenja luka, a zatim kontrolirano pranjavanje, istraživači su sintetizirali tri gomila kinarnih feromagnetskih ikosahedralnih kvazikristala: Au-Cu-Al-In-Gd, Au-Cu-Al-In-Tb i Au-Cu-Al-In-Dy. Ovi novo razvijeni kvazikristali pokazali su izvanrednu stabilnost čak i pod produženim pranjavanjem na visokim temperaturama, posebno na 723 Kelvina.
3 Kelvina, ovisno o sadržaju elemenata rijetke zemlje. Ovo otkriće pruža jasan dokaz o unutarnjem feromagnetskom poretku u ovim novootkrivenim kvazikristaljima. Unatoč zajedničkoj kvaziperiodičnoj strukturi rešetke, svako jedinjenje pokazalo je različita magnetska kritična ponašanja pod utjecajem jednonionske magnetske anisotropnosti odgovarajućih elemenata rijetke zemlje.
Ovaj otkriće otvara put daljnjem istraživanju magnetskih svojstava kvazikristalja, što potencijalno vodi do inovacija u tehnologiji i inženjerstvu materijala.
★
Neka vijesti ostanu poštene.
ObjectiveNews financiraju čitatelji i bez oglasa je – pristranost vam pokazujemo, ne skrivamo. Podržite neovisno novinarstvo za 5 €/mjesec.
Postani podupiratelj
United Kingdom
