במעבדות של אוניברסיטת טוקיו למדע ושל אוניברסיטת טוהוקו גילו מדענים נקודת ציון פשוטה אך מהימנה לחיזוי תכונות מגנטיות של סגסוגות מורכבות. גודלה של תא היחידה המבני החוזר של הגביש התברר כמדויק יותר מהריכוז המוכר של אלקטרונים, ומבחין בין סוגים שונים של מגנטיות בחומרים הקרובים לגבישים מעין-מחזוריים.
החוקרים בחנו גבישי קירוב מסוג צאי — מבנים עם אשכולות אטומיים משוקעים, החוזרים על מאפייניהם של גבישים מעין-מחזוריים אמיתיים. בתרכובות המכילות זהב עם אלומיניום או גליום ויסודות נדירים (טרביום, דיספרוזיום, הולמיום) ההתנהגות המגנטית הייתה תלויה בפרמטר הסריג — המרחק בין הצמתים האטומיים החוזרים.
בערך גדול מ-14.72 אנגסטרום נוצר מצב אנטי-פרומגנטי „מערבולתי”: המומנטים המגנטיים של האטומים הסתדרו בתצורה מסודרת אך מנוגדת בכיוונה. בטווח צר של 14.62–14.72 אנגסטרום הופיעה פרומגנטיות מערבולתית עם מגנטיזציה כוללת. מתחת לסף זה עבר החומר למצב של זכוכית ספין — הקפאה כאוטית של המומנטים בלי סדר טווח ארוך.
בעבר נשענו המדענים בעיקר על מספר אלקטרוני הערכיות לאטום. מדד זה פעל באופן בלתי יציב עם שינוי ההרכב הכימי. הקריטריון המבני החדש סיפק דיאגרמת פאזות אחידה, המשמשת כעת כמפה מעשית לחיפוש וליצירה של חומרים בעלי תכונות מגנטיות מוגדרות.
לגילוי חשיבות לא רק לפיזיקה הבסיסית. הוא סולל את הדרך לתכנון מכוון של חומרים קוונטיים, שבהם מצבים מגנטיים יוצאי דופן עשויים לשמש בסיס להתקנים עתידיים — מחיישנים ועד לרכיבים של מחשוב קוונטי. השינוי הקל ביותר בגודלה של „החדר” האטומי משנה באופן קיצוני את התנהגותו של „הצוות” כולו של האטומים.
התוצאות פורסמו ב-Journal of the American Chemical Society וכבר נתפסות כנקודת ציון מהימנה לחיפוש שיטתי של גבישים מעין-מחזוריים מגנטיים חדשים ושל גבישי הקירוב שלהם.
