Material magnético que se «congela» cuando se calienta sorprende a los físicos.

El raro elemento magnético neodimio forma un patrón estático cuando la temperatura aumenta, un fenómeno que normalmente ocurre cuando la temperatura disminuye. Estos fenómenos no son muy habituales en la naturaleza.

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Un grupo de físicos ha observado un material magnético que sufre una forma de ‘congelación’ cuando la temperatura aumenta, un fenómeno que normalmente ocurre cuando la temperatura disminuye, según un estudio publicado el lunes (04.07.2022) por la revista Nature.

Los investigadores estudiaron el raro material llamado neodimio, un elemento descrito como un «vidrio de espín autoinducido». Los vidrios de espín son típicamente aleaciones aleatorias de átomos de materiales magnéticos.

Sin embargo, y a diferencia de los vidrios de espín convencionales, el neodimio es un elemento sin cantidades significativas de otros materiales que muestra un comportamiento vítreo en su forma cristalina. Los espines forman patrones que giran como una hélice, y este giro es aleatorio y cambia constantemente.

Contrario a lo que sucede «normalmente»

El incremento de la temperatura aumenta la energía en un sólido, líquido o gas. Lo mismo ocurre con un imán: a mayor temperatura, los espines tiemblan más. En el experimento, cuando los investigadores calentaron el neodimio de -268 celsius a -265 celsius, los espines se «congelaban» formando un patrón sólido de tipo imán. Cuando el material se enfrió, los patrones aleatorios de hélice giratoria regresaron.

«Esta ‘congelación’ del patrón normalmente no ocurre en el material magnético. 

El comportamiento magnético en el neodimio que observamos es en realidad lo contrario de lo que sucede ‘normalmente’. Es bastante contraintuitivo, como el agua que se convierte en un cubo de hielo cuando se calienta», afirmó Alexander Khajetoorians, profesor de microscopía de sonda de barrido en la Universidad de Radboud, Países Bajos.

Un tipo extraño de comportamiento en un material magnético cuando se calienta: los giros magnéticos se ‘congelan’ en un patrón estático cuando la temperatura aumenta, un fenómeno que normalmente ocurre cuando la temperatura disminuye. En @NaturePhysics con Alex Khajetoorians 

Un fenómeno poco conocido en la naturaleza

Este tipo de fenómenos no se encuentran a menudo en la naturaleza. Se conocen muy pocos materiales que se comporten de manera inusual. Otro ejemplo bien conocido es la sal de Rochelle, donde las cargas se acumulan y forman un patrón ordenado a temperaturas más altas, mientras que a temperaturas más bajas se distribuyen aleatoriamente.

La compleja descripción teórica de los vidrios de espín fue el tema del físico italiano Giorgio Parisi, Premio Nobel de Física en 2021. Descubrir cómo funcionan estos vidrios giratorios también tiene importancia para otros campos científicos: «Si finalmente podemos modelar cómo se comportan estos materiales, esto también podría extrapolarse al comportamiento de una amplia gama de otros materiales», subrayó en ese entonces.

El comportamiento extraño estaba relacionado con el concepto de degeneración donde muchos estados diferentes tienen la misma energía y el sistema se frustra. El efecto de la temperatura es romper esta situación: ciertos estados sobreviven, lo que permite que el sistema se asiente claramente en un patrón. También podemos aprovechar este comportamiento hacia nuevos tipos de almacenamiento de información o conceptos computacionales.

JU (dpa, sciencealert.com, nature.com)

Imagen de portada: Imán de neodimio.

FUENTE RESPONSABLE: Made for Minds. 7 de julio 2022.

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Identificaron otra fuerza detrás de la mayor extinción en la Tierra.

Un análisis de los minerales del sur de China indicó que las erupciones de los volcanes produjeron un “invierno volcánico” que redujo drásticamente las temperaturas de la Tierra.

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Una fuerza adicional probablemente contribuyó a un evento de extinción masiva hace 250 millones de años, el mayor registrado en la Tierra.

Un análisis de los minerales del sur de China indica que las erupciones de los volcanes produjeron un “invierno volcánico” que redujo drásticamente las temperaturas de la Tierra, un cambio que se sumó a los efectos ambientales derivados de otros fenómenos de la época.

La investigación, publicada en la revista ‘Science Advances’, examinó la extinción masiva de finales del Pérmico (EPME), que acabó con el 80-90% de las especies terrestres y marinas.

“A medida que observamos con más detenimiento el registro geológico de la época de la gran extinción, descubrimos que el desastre medioambiental global de finales del Pérmico pudo tener múltiples causas entre las especies marinas y no marinas”, afirma en un comunicado Michael Rampino, profesor del Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York y uno de los autores del trabajo.

Durante décadas, los científicos han investigado qué podría haber causado esta catástrofe ecológica global, y muchos apuntan a la propagación de vastas inundaciones de lava a través de lo que se conoce como las Trampas Siberianas, una gran región de roca volcánica en la provincia rusa de Siberia.

Estas erupciones provocaron tensiones ambientales, incluido un grave calentamiento global debido a las emisiones volcánicas de dióxido de carbono y la consiguiente reducción de la oxigenación de las aguas oceánicas, lo que provocó la asfixia de la vida marina.

El equipo, compuesto por más de dos docenas de investigadores, entre los que se encontraban científicos de la Universidad de Nanjing y del Instituto de Geoquímica de Guangzhou de China, así como del Museo Nacional de Historia Natural del Instituto Smithsoniano y de la Universidad Estatal de Montclair, consideró otros factores que podrían haber contribuido al final del Periodo Pérmico, que se extendió entre 300 y 250 millones de años atrás.

En concreto, hallaron depósitos de minerales y otros relacionados en tierra firme en la región del sur de China -sobre todo de cobre y mercurio- cuya edad coincidió con la extinción masiva del final del Pérmico en localidades no marinas. 

En concreto, estos depósitos estaban marcados por anomalías en su composición, probablemente debidas a las emisiones ricas en azufre de las erupciones volcánicas cercanas: estaban cubiertos por capas de ceniza volcánica.

“Los aerosoles atmosféricos de ácido sulfúrico producidos por las erupciones pueden haber sido la causa de un rápido enfriamiento global de varios grados, antes del grave calentamiento observado en el intervalo de extinción masiva de finales del Pérmico”, explica Rampino.

Los resultados del equipo sugieren que las erupciones de las Trampas Siberianas no fueron la única causa de la extinción masiva de finales del Pérmico, y que los efectos ambientales de las erupciones en el sur de China, y en otros lugares, pueden haber desempeñado un papel vital en la desaparición de docenas de especies.

Imagen de portada: Gentileza de Representación de un artista de las condiciones durante la extinción masiva del final del Pérmico, que acabó con casi toda la vida en la tierra. (Víctor Leshyk/Europa Press/DPA)

FUENTE RESPONSABLE: La Vanguardia/Europa Press Noviembre 2021

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