Des chercheurs proposent un moyen de magnétiser un matériau sans appliquer de champ magnétique externe

Des chercheurs de l’Université d’État de São Paulo (UNESP) au Brésil proposent d’attirer une substance sans appliquer de champ magnétique externe dans un article publié dans la revue Rapports scientifiques, où ils détaillent l’approche expérimentale utilisée pour atteindre cet objectif.

L’étude faisait partie de sa thèse de doctorat. La recherche a été menée par Lucas Squillant sous la direction de Mariano de Sousa, professeur au Département de physique de l’UNESP à Rio Claro. Des contributions ont également été fournies par Isys Mello, un autre Ph.D. Elle est encadrée par Souza, et Antonio Ceridogno, professeur au Département de physique et de chimie de l’UNESP à Ilha Solterra. Le groupe est soutenu par la FAPESP.

Très brièvement, l’aimantation se produit lorsque le sel est comprimé adiabatiquement, sans échange de chaleur avec environnement extérieur« La pression augmente la température du sel et en même temps réorganise la rotation de ses molécules », a déclaré Souza. je ne peux pas du système reste stationnaire et le système reste magnétisé à la fin du processus.

Pour aider à comprendre ce phénomène, il convient de rappeler les bases du spin et de l’entropie.

Le spin est une propriété quantique qui fait particules élémentaires (quarks, électrons, photons, etc.), particules composites (protons, neutrons, mésons, etc.) champ magnétique.

Les matériaux paramagnétiques tels que l’aluminium, qui est un métal, ne sont magnétisés que lorsqu’ils sont champ magnétique externe Il est appliqué. Souza a expliqué que les matériaux ferromagnétiques, y compris le fer, peuvent afficher une magnétisation limitée même en l’absence d’un champ magnétique appliqué car ils ont des champs magnétiques. »

L’entropie est essentiellement une mesure des configurations ou des états accessibles d’un système. Plus il y a d’états qui peuvent être atteints, plus l’entropie est élevée. Le physicien autrichien Ludwig Boltzmann (1844-1906), utilisant une approche statistique, a lié l’entropie d’un système, une taille microscopique, au nombre de formations microscopiques possibles qui composent son grand état. « Dans le cas d’un matériau magnétique, l’entropie incarne une distribution de probabilité qui décrit le nombre de tours vers le haut ou vers le bas dans les particules qu’il contient », a déclaré Souza.

Dans l’étude récemment publiée, un sel magnétique a été comprimé dans une direction. « L’application d’une contrainte uniaxiale réduit le volume du sel. Étant donné que le processus se déroule sans aucun échange de chaleur avec l’environnement, la contrainte entraîne une augmentation constante de la température du matériau. Une température plus élevée signifie une entropie plus élevée. L’entropie totale dans la constante du système, a déclaré Sousa, il y a une composante de réduction locale de l’entropie qui compense l’élévation de température. En conséquence, les cycles ont tendance à s’aligner, ce qui conduit à la magnétisation du système. « 

L’entropie totale du système reste constante et la pression constante de la chaleur entraîne la magnétisation. « À titre expérimental, la pression adiabatique est atteinte lorsque l’échantillon est comprimé pendant moins de temps que ce qui est nécessaire pour la relaxation thermique, le temps typique qu’il faut au système pour échanger de la chaleur avec l’environnement », a déclaré Souza.

Les chercheurs suggèrent également que l’augmentation constante de la température peut être utilisée pour étudier d’autres systèmes réactifs, tels que les condensats de Bose-Einstein dans les isolants magnétiques et les systèmes de glace rotative dipolaire.