Ny form av magnetisk ordning upptäckt i grundämnet neodym

Grundämnet neodym är en viktig beståndsdel i starka magneter som används i mängder av tillämpningar, från mobiltelefoner till vindkraftverk. Trots dessa användningsområden har magnetismen i rent neodym förbryllat forskarvärlden i mer än ett halvt sekel. Forskare från Uppsala universitet och Radbouduniversitetet i Nederländerna har nu visat att neodym uppvisar en hittills okänd form av magnetisk ordning, uppbyggd av en blandning av magnetiska spiraler.

De olika spiralerna, som kallas spinnspiraler, trasslar lätt i sig i varandra vilket gör att det inte finns ett väldefinierat grundtillstånd utan den magnetiska strukturen förändras alltid långsamt över tiden. Beteendet påminner till stor del om hur atomerna i vanligt glas inte sitter fastfrusna utan ständigt rör sig. Denna nya typ av dynamisk magnetisk ordning kallas därför för ett spinnspiralglas.

Kan beskriva fenomen inom andra fält

Utöver att kunna beskriva neodyms magnetism, är det troligt att den dynamik som spinnspiralglasen uppvisar även kan användas för att beskriva fenomen inom helt andra fält, till exempel artificiell intelligens som härmar hjärnans beteende.

– Neodyms magnetism har varit omdiskuterad under lång tid. Våra resultat visar också att det välstuderade beteendet hos spinnglas kan uppkomma även i material som inte är oordnade, vilket man tidigare trott. Det betyder att det finns drivkrafter bakom dessa fenomen som ännu inte har förståtts helt och rimligtvis borde det finnas flera andra material än neodym som beter sig som spinnspiralglas, säger Anders Bergman, universitetslektor vid institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet.

– Nu har vi visat att själva fenomenet spinnspiralglas finns och har en grundläggande förståelse av dess orsak men vi vill gå vidare och förstå ännu mer om drivkrafterna bakom detta fenomen så vi planerar att fortsätta studera dels neodym men även andra material som vi tror kan uppvisa liknande beteende, säger Diana Iuşan, forskare vid institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet.