Computers, mobiele telefoons en andere apparaten zijn opgebouwd uit veel kleine onderdelen en componenten die gevoelig zijn voor slechte prestaties en schade als gevolg van oververhitting. Als zodanig, er is een marktvraag om machineonderdelen te ontwikkelen die bestand zijn tegen schade en veranderingen in maat en lengte door hitte.

Er wordt algemeen aangenomen dat materialen uitzetten bij verwarming en krimpen bij afkoeling. In werkelijkheid, sommige materialen gedragen zich andersom, d.w.z., uitzetten bij afkoeling en vice versa, een ongewoon fenomeen dat bekend staat als negatieve thermische uitzetting (NTE). NTE-materialen zijn dus in de schijnwerpers komen te staan ​​​​in onderzoek, omdat door hun eigenschappen te benutten en ze te gebruiken in combinatie met niet-NTE-materialen, ontwikkelaars zouden materialen kunnen maken die nog minder warmtegevoelig zijn dan voorheen. Helaas, de mechanismen achter NTE worden niet goed begrepen.

Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, een studie onder leiding van professor Masahito Mochizuki aan de Waseda University en een afgestudeerde student Masaya Kobayashi van de Aoyama Gakuin University heeft een theoretische verklaring gegeven voor het NTE-fenomeen door NTE te onderzoeken in inverse perovskiet-antiferromagneten Mn ₃ EEN (A =Zn, ga, enzovoort.). De theorie kan niet alleen wetenschappers en ontwikkelaars helpen het mechanisme achter NTE te begrijpen, maar stelt hen ook in staat mogelijke kandidaatmaterialen te voorspellen en te identificeren die NTE vertonen - een cruciaal proces in onderzoek en ontwikkeling.

Een elektron heeft een impulsmoment dat "spin" wordt genoemd en afkomstig is van zijn rotatie. Tijdens het afkoelen, de spinvectoren van elektronen die rond het mangaan (Mn) ion in Mn . draaien ₃ AN zou zich op een specifieke manier uitlijnen, de zogenaamde niet-vlakke antiferromagnetische orde. Naarmate de temperatuur daalt, de Mn ₃ EEN materiaal zet uit in volume. Geloven dat er een nauw verband bestaat tussen de uitlijning van de elektronenspin en het fenomeen van negatieve thermische uitzetting in Mn ₃ EEN, Professor Mochizuki en zijn team besloten de correlaties tussen de twee te onderzoeken om het NTE-mechanisme te begrijpen door numeriek de kristalvolume-expansie te reproduceren bij afkoeling veroorzaakt door de niet-planaire antiferromagnetische orde.

"In onze studie van inverse perovskiet antiferromagneten Mn ₃ EEN, we hebben onthuld dat het mechanisme niet specifiek is voor de inverse perovskieten, maar kan worden verwacht in andere kristalstructuren. specifiek, antiferromagneten waarin antiferromagnetische bijdrage van directe uitwisselingspaden en ferromagnetische bijdrage van indirecte 90 graden paden met elkaar concurreren, zijn potentiële kandidaten die NTE zouden kunnen vertonen, " zegt professor Mochizuki.

Professor Mochizuki en zijn team zijn van mening dat de bovenstaande voorspelling een nuttige gids zal zijn om naar nieuwe NTE-materialen te zoeken, omdat er op dit moment geen betrouwbare manier is om door magnetisme aangedreven NTE-materialen te zoeken of te identificeren. "Hoewel het bestaan ​​van een dergelijke concurrentie geen voldoende voorwaarde is, maar een noodzakelijke voorwaarde voor het ontstaan ​​van de door magnetisme aangedreven NTE, het zoeken naar verbindingen die aan deze voorwaarde voldoen is een goede strategie om nieuwe NTE-materialen met diepgaande effecten te ontdekken, " zegt professor Mochizuki.