Alors qu’elle étudiait un métal particulier, une équipe de scientifiques néerlandais a découvert que les spins magnétiques de ses atomes se figeaient pour former un motif statique lorsque sa température augmentait.
Appartenant au groupe des terres rares, le néodyme est un « verre de spin auto-induit ». Ce qui implique que chacun de ses atomes agisse comme de petits aimants, tous orientés dans des directions différentes : leurs spins, ou rotations, changent constamment et forment des motifs tourbillonnant comme une hélice. De façon surprenante, il s’est avéré que le fait de chauffer ce métal afin de faire passer sa température de -268 à -265 °C avait pour effet de figer ses atomes.
« Le comportement magnétique du néodyme que nous avons observé est en fait à l’opposé de ce qui se passe ‘normalement’ », explique Alexander Khajetoorians, chercheur à l’université Radboud et auteur principal de l’étude, parue dans la revue Nature Physics. « C’est assez contre-intuitif, comme de l’eau qui se transformerait en glace lorsqu’on la chaufferait. »
Il existe très peu de matériaux présentant une telle caractéristique. L’un d’entre eux s’avère être le sel de Rochelle, où les charges forment un motif ordonné à une température élevée, mais deviennent plus aléatoires lorsque celle-ci baisse. Les scientifiques pensent que cela est lié à un phénomène quantique connu sous le nom de « dégénérescence » : lorsque plusieurs états distincts se retrouvent au même niveau d’énergie, le système peut devenir « frustré ».
Selon l’équipe, cette étrange propriété du néodyme pourrait notamment être exploitée dans de nouveaux types de stockage informatique.
