آیا حالت جدیدی از ماده کشف شده است؟

به گزارش روز شنبه پایگاه خبری ساینس، بسیاری از ما با چهار حالت کلاسیک ماده شامل جامد، مایع، گاز و پلاسما آشنا هستیم، اما ظاهرا دنیای بزرگی از حالت‌های محتلف ماده وجود دارد که هنوز برای ما ناشناخته است. اکنون محققان دانشگاه‌های آپسالا سوئد و ردباند هلند توانستند یکی از این حالت‌ها را شناسایی کنند.
هنگامی که تمام اتم‌های تشکیل‌دهنده یک ماده دارای اسپین‌هایی با راستای یکسان باشند، خاصیت مغناطیسی در آن ماده ایجاد می‌شود. اما در شیشه اسپینی، اسپین‌ها فاقد نظم هستند و در راستا‌های تصادفی قرار دارند. دلیل استفاده از عنوان «شیشه» برای نام‌گذاری این حالت ماده نیز به دلیل مشابهت چیدمان اتم‌های ماده در این حالت، با چیدمان اتم‌های تشکیل‌دهنده شیشه است.
تاکنون شیشه‌های اسپینی تنها درون آلیاژ‌های خاصی مشاهده شده‌اند. اکنون محققان دریافتند این حالت ماده به طور طبیعی در عنصر نئودیمیم ایجاد می‌شود. برای تفکیک این حالت جدید از آنچه در آلیاژ‌ها رخ می‌دهد از عنوان «خود القا» برای نام‌گذاری این حالت استفاده شد.
عنصر نئودیمیم به دلیل داشتن خواص مغناطیسی عجیب، شناخته شده است. محققان از طریق بررسی این عنصر با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) دریافتند اسپین اتم‌های این عنصر با سرعت‌های مختلف در حال چرخش مارپیچی هستند و در نتیجه شکل مارپیچ دائما در حال تغییر است. تکنیک STM امکان مشاهده ساختار و تشخیص قطب شمال و جنوب هریک از اتم‌ها را به طور مستقل فراهم می‌کند و با استفاده از آن می‌توان رفتار ماده را در سطح اتمی با دقت فوق‌العاده‌ای مشاهده کرد.
به گفته محققان بر اساس آنچه در این تحقیقات مشخص شده است، احتمالا عناصر دیگری نیز وجود دارند که ممکن است به حالت شیشه اسپینی خودالقا درآیند. به اعتقاد محققان رفتار اسپینی اتم‌ها در این حالت شباهت زیادی به رفتار نورون‌ها دارد و می‌توان از این حالت ماده برای توسعه سیستم‌های هوش مصنوعی بهره گرفت.
اکنون حالت شیشه اسپینی خودالقا، در کنار سایرحالت‌های غیرعادی ماده مانند ابرجامدها، کریستال‌های زمان و شاره‌های دارای جرم منفی قرار می‌گیرد و دنیای حالت‌های عجیب ماده را بیش از پیش گسترش می‌دهد.
گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Science منتشر شده است.