Vědci navrhují způsob magnetizace materiálu bez použití vnějšího magnetického pole

Vědci ze Státní univerzity São Paulo (UNESP) v Brazílii navrhují v článku publikovaném v časopise přilákat látku bez použití vnějšího magnetického pole Vědecké zprávy, kde podrobně popisují experimentální přístup použitý k dosažení tohoto cíle.

Studie byla součástí jeho disertační práce. Výzkum provedl Lucas Squillant pod dohledem Mariana de Sousa, profesora katedry fyziky na UNESP v Rio Claro. Příspěvky poskytl také Isys Mello, další Ph.D. Dohlíží na ni Souza a Antonio Ceridogno, profesor katedry fyziky a chemie UNESP na Ilha Solterra. Skupinu podporuje FAPESP.

Velmi stručně řečeno, magnetizace nastává, když je sůl adiabaticky stlačena, aniž by došlo k výměně tepla venkovní prostředí„Tlak zvyšuje teplotu soli a současně upravuje rotaci jejích molekul,“ řekl Souza. neschopný systému zůstává nehybný a systém na konci procesu zůstává magnetizován. “

Abychom tomuto fenoménu pomohli porozumět, stojí za to si připomenout základy spinu a entropie.

Spin je kvantová vlastnost, která dělá elementárních částic (kvarky, elektrony, fotony atd.), složené částice (protony, neutrony, mezony atd.) magnetické pole.

Paramagnetické materiály, jako je hliník, což je kov, jsou magnetizovány pouze tehdy, když jsou vnější magnetické pole Aplikuje se. Souza vysvětlil, že feromagnetické materiály, včetně železa, mohou vykazovat omezenou magnetizaci i v nepřítomnosti aplikovaného magnetického pole, protože mají magnetická pole. „

Entropie je v zásadě měřítkem přístupných konfigurací nebo stavů systému. Čím více stavů lze dosáhnout, tím vyšší je entropie. Rakouský fyzik Ludwig Boltzmann (1844-1906) pomocí statistického přístupu spojil entropii systému, mikroskopické velikosti, s počtem možných mikroskopických útvarů, které tvoří jeho velký stav. „V případě magnetického materiálu entropie ztělesňuje rozdělení pravděpodobnosti, které popisuje počet otočení nahoru nebo dolů v částicích, které obsahuje,“ řekl Souza.

V nedávno publikované studii byla magnetická sůl stlačena jedním směrem. „Aplikace jednoosého napětí zmenšuje objem soli. Jelikož proces probíhá bez jakékoli výměny tepla s okolím, vede napětí ke stálému nárůstu teploty materiálu. Vyšší teplota znamená vyšší entropii. Celková entropie v systémové konstantě, řekla Sousa, by měla existovat složka lokální redukce entropie, která kompenzuje nárůst teploty. Výsledkem je, že cykly mají tendenci se vyrovnávat, což vede k magnetizaci systému. “

Celková entropie systému zůstává konstantní a konstantní tlak tepla vede k magnetizaci. „Experimentálně je adiabatického tlaku dosaženo, když je vzorek stlačován na kratší dobu, než je nutné pro tepelnou relaxaci – typický čas, za který systém vymění teplo s okolím,“ řekl Souza.

Vědci také naznačují, že konstantní nárůst teploty lze využít ke zkoumání dalších reaktivních systémů, jako jsou Bose-Einsteinovy ​​kondenzáty v magnetických izolátorech a dipolární rotující ledové systémy.