Onderzoekers stellen een manier voor om een ​​materiaal te magnetiseren zonder een extern magnetisch veld aan te leggen

Onderzoekers van de São Paulo State University (UNESP) in Brazilië stellen voor om een ​​stof aan te trekken zonder een extern magnetisch veld aan te leggen in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten, waar ze de experimentele benadering beschrijven die is gebruikt om dit doel te bereiken.

Het onderzoek maakte deel uit van zijn proefschrift. Het onderzoek werd uitgevoerd door Lucas Squillant onder supervisie van Mariano de Sousa, professor in de afdeling Natuurkunde van UNESP in Rio Claro. Bijdragen werden ook geleverd door Isys Mello, een andere Ph.D. De kandidaat wordt begeleid door Souza, en Antonio Ceridogno, professor in de UNESP-afdeling Natuurkunde en Scheikunde aan Ilha Solterra. De groep wordt ondersteund door FAPESP.

In een notendop, magnetisatie treedt op wanneer een zout adiabatisch wordt samengeperst, zonder warmte uit te wisselen met buitenomgeving“Druk verhoogt de temperatuur van het zout en herschikt tegelijkertijd de rotatie van zijn moleculen”, zei Souza. niet kunnen van het systeem blijft stationair en het systeem blijft aan het einde van het proces gemagnetiseerd.”

Om dit fenomeen te helpen begrijpen, is het de moeite waard om de basisprincipes van spin en entropie te onthouden.

Spin is een kwantumeigenschap die ervoor zorgt dat elementaire deeltjes (quarks, elektronen, fotonen, enz.), samengestelde deeltjes (protonen, neutronen, mesonen, enz.) en zelfs atomen en moleculen gedragen zich als kleine magneten, gericht op het noorden of zuiden – spin en neer – wanneer ze worden gepresenteerd aan magnetisch veld.

Paramagnetische materialen zoals aluminium, dat een metaal is, worden alleen gemagnetiseerd als ze dat zijn extern magnetisch veld Het wordt toegepast. Souza legde uit dat ferromagnetische materialen, waaronder ijzer, een beperkte magnetisatie kunnen vertonen, zelfs in de afwezigheid van een aangelegd magnetisch veld, omdat ze magnetische velden hebben.”

Entropie is in feite een maat voor de toegankelijke configuraties of toestanden van een systeem. Hoe meer toestanden bereikt kunnen worden, hoe hoger de entropie. De Oostenrijkse natuurkundige Ludwig Boltzmann (1844-1906) bracht met behulp van een statistische benadering de entropie van een systeem, een microscopische grootte, in verband met het aantal mogelijke microscopische formaties waaruit zijn grote toestand bestaat. “In het geval van een magnetisch materiaal belichaamt de entropie een kansverdeling die het aantal spins omhoog of omlaag beschrijft in de deeltjes die het bevat,” zei Souza.

In de recent gepubliceerde studie werd een magnetisch zout in één richting samengeperst. “Toepassing van eenassige druk vermindert het volume van het zout. Omdat het proces plaatsvindt zonder enige warmte-uitwisseling met de omgeving, resulteert de druk in een constante stijging van de temperatuur van het materiaal. Een hogere temperatuur betekent een hogere entropie. De totale entropie in de systeemconstante moet er een component zijn: de lokale vermindering van entropie compenseert de temperatuurstijging.Als gevolg hiervan hebben de windingen de neiging om uit te lijnen, wat leidt tot de magnetisatie van het systeem, “zei Souza.

De totale entropie van het systeem blijft constant en de constante druk van warmte resulteert in magnetisatie. “Experimenteel wordt adiabatische druk bereikt wanneer het monster korter wordt gecomprimeerd dan nodig is voor thermische ontspanning – de typische tijd die het systeem nodig heeft om warmte uit te wisselen met de omgeving,” zei Souza.

De onderzoekers suggereren ook dat de constante temperatuurstijging kan worden gebruikt om andere reactieve systemen te onderzoeken, zoals Bose-Einstein-condensaten in magnetische isolatoren en polaire spin-ijssystemen.