Tokyo Bilim Üniversitesi ve Tohoku Üniversitesi laboratuvarlarında bilim insanları, karmaşık alaşımların manyetik özelliklerini tahmin etmek için basit ama güvenilir bir kılavuz keşfettiler. Kristalin yinelenen yapısal hücresinin boyutunun, kuazikristallere akraba malzemelerde farklı manyetizma türlerini ayırmada alışılagelmiş elektron konsantrasyonundan daha isabetli olduğu ortaya çıktı.
Araştırmacılar, gerçek kuazikristallerin özelliklerini yineleyen, iç içe atom kümelerine sahip yapılar olan Tsai tipi yaklaşık kristalleri inceledi. Altın içeren, alüminyum veya galyum ile nadir toprak elementlerinden (terbiyum, disprozyum, holmiyum) oluşan bileşiklerde manyetik davranış, örgü parametresine — yinelenen atom düğümleri arasındaki mesafeye — bağlıydı.
14,72 angströmdan büyük bir değerde "girdap" benzeri antiferromanyetik durum ortaya çıkıyordu: atomların manyetik momentleri düzenli ama zıt yönlü bir konfigürasyonda diziliyordu. 14,62–14,72 angstrom arasındaki dar aralıkta ise ortak mıknatıslanmaya sahip girdap benzeri ferromanyetizma beliriyordu. Bu eşiğin altında malzeme, momentlerin uzun menzilli düzen olmaksızın kaotik biçimde donduğu spin camı durumuna geçiyordu.
Daha önce bilim insanları esas olarak atom başına değerlik elektronu sayısına yöneliyordu. Bu gösterge, kimyasal bileşim değiştiğinde istikrarsız işliyordu. Yeni yapısal ölçüt ise artık belirli manyetik özelliklere sahip malzemelerin aranması ve oluşturulması için pratik bir harita işlevi gören tek bir faz diyagramı sağladı.
Keşif yalnızca temel fizik için önemli değil. Sıra dışı manyetik durumların gelecekteki cihazların — sensörlerden kuantum hesaplama bileşenlerine kadar — temelini oluşturabileceği kuantum malzemelerinin hedefli tasarımına giden yolu açıyor. Atomik "odanın" boyutlarındaki en küçük değişiklik, bir bütün olarak atom "topluluğunun" davranışını kökten değiştiriyor.
Sonuçlar Journal of the American Chemical Society'de yayımlandı ve şimdiden yeni manyetik kuazikristaller ile bunların yaklaşık kristallerinin sistematik olarak aranması için güvenilir bir kılavuz olarak görülüyor.
