נתגלה סוג חדש של חומר זכוכיתי

מדענים ממשרד האנרגיה של ארה"ב מתמודדים עם סוג חדש של חוסר-שקט, אך הוא אינו מלחיץ אותם. נמצא כי חוסר שקט דינאמי הינו הסיבה להתנהגות "זכוכיתית" של חומרים אשר בעבר לא הראו כל מאפיין של זכוכית רגילה

"זו הייתה תעלומה מזה עשר שנים," אומר הפיסיקאי ריימונד אוסבורן (Osborn). הידע הקיים היום מסביר כי חומרים זכוכיתיים, כדוגמת חלונות הזכוכית הביתיים, מתקבלים כאשר "חוסר-שקט" מונע מהאטומים מלהסתדר במבנה גבישי מחזורי ואז החומר "קופא" לתוך מצב חסר-סדר, בדומה לנוזל קפוא.

בזכוכית ספין (spin glasses) אלו המומנטים המגנטיים בכל אטום, ולא האטומים עצמם, ש"קופאים" למצב בלתי-סדור בטמפרטורות נמוכות כך שהם מתקיימים בכיוונים אקראיים. אולם, חייבים להיות חוסר-סדר מסוים גם במבנה האטומי עצמו ו"חוסר-שקט" גם בפעילות הגומלין המגנטית אשר מונעים מהמומנטים המגנטיים מלהסתדר בחלוף הזמן, כדי שתתקבל זכוכית ספין.

מדענים נאבקו קשות יותר מעשור כדי להבין מדוע החומר PrAu2Si2 הינו זכוכית ספין. אין כל סימן לחוסר-סדר אטומי בתרכובת זו וכן אין כל סיבה לחוסר יציבות בפעילות המגנטית. תוך שימוש בתוצאות שהתקבלו באמצעות ניסויים של פִּזּוּר-נֵיטְרוֹנִים (neutron scattering), אוסבורן ועמיתיו הגיעו למסקנה כי חוסר היציבות הינו זמני או דינאמי ולא קבוע בזמן.

למרות שבמבט ראשון נראה כי לחומר יש מבנה מסודר, בחינה דקדקנית יותר, כמו שנעשה במחקר זה, מגלה כי המומנטים המגנטיים משתנים תדיר ושינוי זה משתווה לחורים זמניים המופיעים ונעלמים בקצב כה מהיר כך שההיערכות המגנטית מופרעת באופן קבוע.

תנודות אלו במבנה מתרחשות מכיוון שהמומנטים המגנטיים בחומר זה בלתי-יציבים ונהרסים זמנית ע"י אלקטרונים ש"השתחררו" מהאטומים. "הגילוי של חוסר-שקט דינאמי חושף משפחה חדשה לגמרי של חומרים זכוכיתיים שהתנהגותם נשלטת דווקא ע"י חוסר-סדר דינאמי ולא חוסר-סדר קבוע," מציין אוסבורן.

תגלית זו תוכל לאפשר למדענים לכוונן את מידת הבלגאן ולקבל הבנה טובה ביותר בנוגע ליצירתה של זכוכית בטבע.

הידיעה המקורית ממעבדת המחקר