Escoltar

Congelant els dominis magnètics: cap a una nova interpretació de l'estat «re-entrant spin glass»

La revista Scientific Reports publica un article d'un equip d'investigadors de la UIB, la Universitat de Cambridge i la Universitat de Colúmbia  

Un equip d'investigadors de la Universitat de les Illes Balears, la Universitat de Cambridge i la Universitat de Colúmbia han publicat recentment un article a la revista Scientific Reports en el qual tracten un problema físic fonamental de la transició a l’estat «vitri» d’un sistema d'espins magnètics. Alguns materials ferromagnètics presenten una transició d’aquest tipus a temperatures baixes que provoca la congelació de la dinàmica de la seva estructura magnètica. Aquest estat s’anomena comunament «Re-entrant spin glass» (RSG) i, encara que aquest fenomen és conegut des dels anys setanta, no hi ha un acord sobre el seu origen.

En aquest treball, els investigadors han estudiat dos aliatges metàl·lics, Ni-Mn i Au-Fe, els quals presenten aquest tipus de transició, mitjançant el mètode d’espectroscòpia magnetomecànica a freqüències ultrasòniques. Aquest mètode permet estudiar la dinàmica de les fronteres dels dominis ferromagnètics a partir de les pèrdues d’energia per esmorteïment quan s’hi aplica un esforç oscil·latori. La novetat d’aquest estudi consisteix en la investigació dels efectes ultrasònics lineals i no lineals tant en funció de la temperatura com del camp magnètic. 

Els resultats de l’estudi indiquen que el fenomen RSG està relacionat amb la congelació del moviment, tant a escala atòmica com a escala mesoscòpica, de les fronteres dels dominis magnètics. Els investigadors proposen una nova interpretació de la transició de l’estat ferromagnètic a l’estat Re-entrant Spin Glass que implica el canvi de la dinàmica de les fronteres de domini des d’un mode no activat tèrmicament, propi de l’estat ferromagnètic, a un mode activat tèrmicament controlat pel moviment dels elements de la seva subestructura com les línies de Bloch. Aquesta transició és una propietat intrínseca de les fronteres de domini i implica una reorganització dels espins magnètics en les fronteres i la seva immobilització. Entre els possibles mecanismes de la «congelació» de les fronteres de domini hi ha el bloqueig de les línies de Bloch o la partició de les fronteres en múltiples variants de baixa simetria. A més, la recerca identifica un nou mecanisme d’esmorteïment magnetomecànic en forma de relaxació, mai observat fins ara, acompanyant aquesta transició des de l’estat ferromagnètic a l’estat RSG. La relaxació descoberta se suma als tres mecanismes clàssics ja coneguts que operen en els materials ferromagnètics.

L’estudi l’han fet els doctors Sergey Kustov i Joan Torrens Serra, professors del Departament de Física de la UIB i membres del grup de recerca en Física de Materials, en col·laboració amb el doctor Ekhard Salje, de la Universitat de Cambridge, que actualment és a la UIB com a professor convidat, i el doctor Daniel Beshers, professor emèrit de la Universitat de Colúmbia.

Referència bibliogràfica

S. Kustov, J. Torrens-Serra, E. K. H. Salje & D. N. Beshers. «Re-entrant spin glass transitions: new insights from acoustic absorption by domain walls». Scientific Reports, 7, 16846 (2017). doi:10.1038/s41598-017-17297-y 

Data de publicació: 13/12/2017