Sejernih Kristal (Kuasi): Ilmuwan Menemukan Kuasikristal Ferromagnetik Pertama
Physics

Sejernih Kristal (Kuasi): Ilmuwan Menemukan Kuasikristal Ferromagnetik Pertama

Sejak penemuan quasicrystals (QCs), padatan yang meniru kristal dalam urutan jarak jauh tetapi tidak memiliki periodisitas, para ilmuwan telah mencari sifat fisik yang terkait dengan struktur anehnya. Sekarang, sekelompok peneliti internasional yang dipimpin oleh Universitas Sains Tokyo, Jepang, melaporkan untuk pertama kalinya urutan magnetik jarak jauh di QC dengan simetri ikosahedral yang mengubah feromagnetik di bawah suhu tertentu. Penemuan inovatif ini membuka pintu untuk penelitian masa depan tentang bahan-bahan eksotis ini.

Pada tahun 1984, pemeriksaan rutin paduan aluminium-mangan mengungkapkan anomali aneh yang sebelumnya dianggap tidak mungkin secara kristalografis – simetri rotasi lima kali lipat. Ini adalah penemuan (kemudian diakui oleh Hadiah Nobel) dari “quasicrystal” (QC), padatan aneh yang menunjukkan keteraturan jarak jauh yang mirip dengan kristal tetapi tidak memiliki periodisitas. Sebaliknya, urutannya adalah “quasiperiodic,” yang mengarah ke beberapa simetri eksotis yang tidak ada dalam kristal. Sejak saat itu, QC telah menjadi subjek minat ilmiah yang sangat besar.

Tetapi aplikasi potensial mereka tetap tidak pasti karena tidak ada sifat fisik yang menandakan urutan kuasiperiodik jarak jauh mereka, seperti urutan magnetik jarak jauh, yang telah diamati. Sampai sekarang begitu.

Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan dalam Journal of American Chemical Society, tim ilmuwan global yang dipimpin oleh Profesor Ryuji Tamura dari Universitas Sains Tokyo (TUS), Jepang, Profesor Taku J. Sato dari Universitas Tohoku, Jepang, dan Profesor Maxim Avdeev dari Organisasi Sains dan Teknologi Nuklir Australia dan University of Sydney, Australia, telah melaporkan pengamatan pertama kalinya dari urutan feromagnetik jarak jauh di quasicrystals icosahedral (Saya QC atau QC dengan simetri rotasi 5 kali lipat). Ibu Asuka Ishikawa dan Dr. Shintaro Suzuki, anggota Laboratorium Tamura di TUS, juga memberikan kontribusi yang sangat berharga untuk proyek ini.

“Sukses sintesis i QC feromagnetik ini adalah puncak dari lebih dari 10 tahun penelitian di laboratorium kami,” kata Prof Tamura, “Tidak ada yang tahu perilaku aneh seperti apa yang akan mereka ungkapkan lebih lanjut atau bagaimana mereka dapat dimanfaatkan untuk kemajuan teknologi, tetapi sekarang kami akhirnya mengambil langkah pertama. Menjelaskan sifat-sifat QC feromagnetik ini akan memberikan kontribusi besar bagi pengembangan ilmu pengetahuan.”

Ada empat jenis utama tatanan magnet: feromagnetisme, antiferromagnetisme, paramagnetisme, dan diamagnetisme. Penemuan transisi antiferromagnetik dan feromagnetik dalam kristal aproksimasi (AP)-kristal dengan struktur yang agak mirip dengan QC terkait yang dapat dipelajari menggunakan teknik konvensional-mengilhami kelompok penelitian untuk mencari susunan magnetis. Saya QC. Untuk penelitian mereka, tim menyiapkan paduan emas (Au), galium (Ga) dan gadolinium (Gd) serta emas, galium, dan terbium (Tb). Menggunakan difraksi sinar-X konvensional, mereka mengamati pembentukan fase quasicrystal ikosahedral untuk Au-Ga-Gd dan Au-Ga-Tb.

Mereka kemudian menyelidiki sifat-sifat keduanya Saya QC menggunakan kerentanan magnetik dan pengukuran panas spesifik. Mereka menemukan bahwa kedua paduan menunjukkan transisi fase feromagnetik pada 23 K (Gd Saya QC) dan 16 K (Tb Saya QC), tanda tangan tatanan magnetik jarak jauh. Untuk lebih memvalidasi hasil ini, mereka melakukan percobaan difraksi neutron menggunakan ECHIDNA (ANSTO, Australia) dan ISSP-GPTAS (JRR-3, Jepang), dan melihat pola difraksi neutron dari Saya QC pada suhu yang berbeda. Mereka mengamati puncak Bragg yang menonjol di bawah suhu transisi masing-masing, membenarkan sifat feromagnetik dari Saya QC.

Upaya untuk mensintesis magnet Saya QC sampai sekarang semuanya berakhir dalam “pembekuan seperti kaca berputar,” yang ditandai dengan keadaan magnet yang tidak teratur. Dengan latar belakang ini, penemuan tatanan feromagnetik jarak jauh dalam penelitian ini memiliki konsekuensi jauh melampaui lanskap sifat fisik bahan dan membuka pintu untuk bahan magnetik yang disesuaikan. “Simetri kristal QC feromagnetik jauh lebih tinggi daripada kristal periodik konvensional, yang memungkinkan untuk menerapkannya sebagai bahan magnet ultrasoft,” kata Prof Tamura.

Dengan pencarian selama puluhan tahun untuk tatanan magnetik jarak jauh di Saya QC akhirnya berakhir, dunia sekarang dengan penuh semangat menunggu untuk melihat apa yang diperlukan oleh penemuan inovatif ini. Dengan penelitian superlatif yang merintis jalan, tidak akan lama sebelum kita mengetahuinya.

Sumber: Universitas Sains Tokyo



Posted By : hk prize