De onderzoekers zagen het fenomeen in het materiaal neodymium, een element dat ze een aantal jaar geleden voor het eerst beschreven als een ‘zelf-geïnduceerd spin-glas’. Een spin-glas is meestal een legering waarbij bijvoorbeeld ijzeratomen willekeurig vermengd zitten in een raster van koperatomen. Elk ijzeratoom gedraagt zich als een kleine magneet, en wordt ook wel een ‘spin’ genoemd. Deze willekeurig geplaatste spins wijzen in allerlei verschillende richtingen.
Anders dan de normale spin-glassen waarbij magnetische materialen willekeurig door elkaar heen vermengd zijn, is neodymium een element zonder aanzienlijke hoeveelheden van ander materiaal in zich. En toch vertoont het ‘glasachtig’ gedrag in zijn kristalvorm: De spins in neodymium vormen patronen die als een helix wervelen, op een willekeurige manier die constant verandert.
Tegenintuïtief
In deze nieuwe studie ontdekten de onderzoekers dat, wanneer ze neodymium opwarmden van -268 graden tot 265 graden Celsius, de spins bevroren tot een vast patroon en daarmee een type magneet vormden. Wanneer ze het materiaal weer afkoelden, kwam het willekeurige wervelende helixpatroon weer terug. ‘Dit “bevriezen” van het patroon komt normaal gesproken niet voor in magnetisch materiaal’, zegt Alexander Khajetoorians, hoogleraar Scanning Probe Microscopy aan de Radboud Universiteit.
