📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

عند تبريد بلورة Fe₄Nb₂O₉ إلى -272°C، تتحول إلى نمط مغناطيسي لا تصطف فيه الأسهم الذرية في صف واحد، بل تتباعد كالمروحة. الأمر أشبه بحشد من الناس يتجمدون، لكن كل واحد ينظر في اتجاهه الخاص، وليس إلى قفا جاره. هذا الترتيب للعزوم المغناطيسية يُسمى غير الخطي (noncollinear)، وهو، كما اتضح، المسؤول عن السلوك غير العادي لهذه المادة.

قام العلماء بتشعيع العينة بالنيوترونات وتتبع الأشعة المنعكسة. النيوترونات، على عكس الأشعة السينية، تستشعر المجالات المغناطيسية للذرات، لذا يمكن من نمط الانعكاسات إعادة بناء اتجاه الأسهم المغناطيسية. اتضح أنه عند 1,5 كلفن (أي -271,65°C) تظهر في البلورة مركبة ملحوظة من العزم المغناطيسي على طول المحور الرأسي، بينما تشكل العزوم نفسها بنية مغناطيسية حديدية مضادة (antiferromagnetic) — حيث تتجه الذرات المتجاورة في اتجاهين متعاكسين، لكن ليس بشكل متعاكس تمامًا، بل بزاوية.

هذه البنية تفسر لماذا يتفاعل Fe₄Nb₂O₉ بقوة مع المجال المغناطيسي بتغير ثابت العزل الكهربائي. عندما يدير المجال الأسهم المغناطيسية، تتشوه الشبكة البلورية قليلاً، وتغير المادة خصائصها الكهربائية. هذه الظاهرة تسمى التأثير المغناطيسي الكهربائي (magnetoelectric effect)، وهي تفتح الطريق أمام أجهزة يتحكم فيها المجال المغناطيسي بالتيار الكهربائي دون أسلاك.

الآن، بعد معرفة النمط المغناطيسي الدقيق، يمكن للمهندسين اختيار ظروف نمو البلورات لتعزيز التأثير المطلوب. ربما ستظهر هذه المواد في مستشعرات المجال المغناطيسي، أو ذاكرة غير متطايرة، أو عناصر تحول الاهتزازات إلى كهرباء.