Veliko feromagnetskih kvazikristalov se pojavlja brez hitrega ugasnitve, kar odpira stabilne magnetne študije

Odkritje na področju materialne znanosti je odprlo nove poti za preučevanje feromagnetizma v kvazikristalih. Znanstveniki so uspešno ustvarili feromagnetne kvazikristalle, ne da bi se zanašali na hitro hlajenje, metoda, ki je prej omejevala strukturno celovitost in stabilnost takšnih materialov.

Razvoj teh kvazikristalov prihaja po letih izzivov pri doseganju stabilnih struktur, ki bi lahko podprle podrobno raziskovanje njihovih magnetnih značilnosti. Ferromagnetizem, ki se običajno opazuje tako v periodičnih kristalih kot amorfnih materialih, se je izkazalo za težko uresničljiv v kvazikristalih zaradi njihovega edinstvenega kvaziperiodnega reda na dolgi razpon in nekonvencionalnih rotacijskih simetrij.

Prej so vsi znani feromagnetni kvazikristalli zahtevali sintezo s hitrim ugasnjenjem, proces, ki je povzročil metastabilne in strukturno pomanjkljive materiale. Ko so bili izpostavljeni izžarjanju, so se ti kvazikristalli spremenili v približljive kristale, ki so imeli, čeprav so bili podobni po lokalni atomski strukturi, periodični red, ne pa kvaziperiodično naravo kvazikristalov. Ta preoblikovanje je oviralo sposobnost preučevanja notranjih magnetnih lastnosti pravih kvazikristalov, zlasti vidikov, kot je magnetna kritičnost, ki opisujejo obnašanje materiala v bližini magnetnega faznega prehoda.

Raziskovalna skupina, ki jo vodijo profesor Ryuji Tamura iz Oddelka za znanost in tehnologijo materialov in dr. Farid Labib iz Raziskovalnega inštituta za znanost in tehnologijo na Univerzi za znanost v Tokiju (TUS) v Japonskem, je uporabila nov pristop.

Konkretno so bile za nadaljnje raziskovanje izbrane kombinacije redkih zemeljskih elementov, kot so gadolinij (Gd), terbij (Tb) in disprozij (Dy). Z uporabo običajnih tehnik taljenja lokov, ki jim je sledilo nadzorovano svečenje, so raziskovalci sintetizirali tri množične quinarske feromagnetne ikosahedralne kvazikristalle: Au-Cu-Al-In-Gd, Au-Cu-Al-In-Tb in Au-Cu-Al-In-Dy. Ti novo razviti kvazikristalli so pokazali izjemno stabilnost tudi pod podaljšano svečenjem pri visokih temperaturah, posebej pri 723 Kelvinih. Analiza rentgenske difrakcije je potrdila opazno izboljšanje kvaziperiodnega reda v primerjavi s prejšnjimi feromagnetnimi kvazikristalli, izdelanimi s hitrim postopkom ugašanja.

3 Kelvin, odvisno od elementa redkih zemel. Ta odkritje zagotavlja jasen dokaz o notranjem feromagnetskem vrstnem redu v teh novo odkritih kvazikristalov. Kljub skupni strukturi kvaziperiodnega rešetke je vsaka spojina prikazovala različna magnetna kritična vedenja, na katere je vplivala enojonska magnetna anisotropnost posameznih elementov redkih zemel.

Ta preboj je odprl pot za nadaljnje raziskovanje magnetnih lastnosti kvazikristalov, kar bi lahko privedlo do inovacij v tehnologiji in inženirstvu materialov. Z novo odkrito zmožnostjo ustvarjanja stabilnih kvazikristalov lahko raziskovalci zdaj izvajajo bolj celovite študije o njihovih magnetnih obnašanjih, kar pomembno prispeva k širšemu razumevanju magnetizma v neperiodičnih trdnih snoveh.