Os cristais naturais fascinam sua cor animada, sua aparência quase defeituosa e sua simetria multifacetada. No entanto, os pesquisadores estão interessados neles por várias razões: entre os inúmeros minerais já conhecidos, eles sempre descobrem algumas das propriedades magnéticas incomuns. Uma delas é a atacamita, que mostra comportamento magnético a baixas temperaturas – ou seja, a temperatura do material muda significativamente quando está no campo magnético. Uma equipe liderada por dois Branswag e Helmoltz-Gentrum Dresden (HZDR) agora investigou essa propriedade rara (doi: 10.1103/fizwlate .134.216701). A longo prazo, os resultados podem ajudar a desenvolver novos materiais para resfriar a energia do sul.
O ataque mineral verde-esmeralda, nomeado para o primeiro lugar para o deserto de Atacama do Chile, é apresentado dos íons de cobre contidos nele. Esses íons também determinam as características magnéticas dos elementos: cada um deles possui um elétron obsoleto cujo íon de rotação dá um momento magnético – comparável a uma pequena agulha em uma bússola. “A característica distinta da atacamita é o formato dos íons de cobre”, explicou o Dr. Leone Heinz, do Jalich Center (JCNS) da ciência de nêutrons (JCNS). “Eles formam longa disciplina de triângulos pequenos e conectados que são conhecidos como cadeias de Sothuoth” “Essa estrutura geométrica tem as consequências: embora os rotações dos íons de cobre sempre desejem se alinhar em paralelo entre si, tornando esse formato triangular totalmente alcançado esse geometicamente impossível”. Equipe -se a uma temperatura – abaixo de 9 Kelvin (1264 ° C) – em uma estrutura alternativa constante.
Quando os pesquisadores testaram a atacamita no Laboratório de Campo Magnético (HLD) do HZDR, algo surpreendente foi demonstrado: o material demonstrou um resfriamento perceptível em campos magnéticos vibrantes – e não apenas um, mas cerca de metade da temperatura original. Esse efeito de resfriamento anormalmente forte fascinou especialmente os pesquisadores, pois o comportamento de materiais decepcionantes magnéticos raramente foi estudado nesse contexto. No entanto, os materiais magnéticos são considerados uma alternativa comprometida às tecnologias convencionais de refrigeração, por exemplo, para resfriamento por energia ou fluido a gás. Isso ocorre porque, em vez de comprimir e expandir o líquido de arrefecimento – um processo de cada geladeira – eles podem ser usados para alterar a temperatura aplicando campos magnéticos em métodos ambientalmente amigáveis e potenciais de baixo -HRS.
Qual é a fonte desse forte efeito magnético?
Estudos extras fornecem informações mais profundas em vários laboratórios do Laboratório de Campo Magnético Europeu (EMFL). “Ao usar a espectroscopia de ressonância magnética, conseguimos provar claramente que a sequência magnética da atacamita é destruída quando aplicada ao campo magnético”, explicou o cientista do HLD Dr. Tommy. “Isso é incomum porque os campos magnéticos em muitas decepções magnéticas geralmente resistem à decepção e incentivam os estados magnéticos até ordenados”.
A equipe encontrou a explicação do comportamento inesperado do mineral na complexa simulação numérica de sua estrutura magnética: embora o campo magnético combine os momentos magnéticos dos íons de cobre nas pontas da cadeia de Sothuoth com o campo e, portanto, reduz a decepção como esperado. Quando é removido, uma longa faixa de seqüências magnéticas não pode mais existir. Também forneceu a equipe especialmente para os fortes efeitos magnéticos: sempre acontece quando o campo magnético afeta o distúrbio de um sistema – ou mais claramente, entropia magnética. Para compensar essa rápida mudança na entropia, o material precisa ajustar sua temperatura de acordo. Este é um processo que os pesquisadores agora puderam mostrar em Atacamita.
“É claro que não esperamos que a atacamita seja extensivamente escavada no futuro para uso no novo sistema de refrigeração”, disse o Dr. Tom Kot, “mas o processo físico que investigamos é basicamente novo e a influência magnética que notamos é incrivelmente mais forte.
