La diffusione dei neutroni ad alta energia è un potente strumento nella spettroscopia, poiché consente ai ricercatori di sondare le proprietà fisiche e chimiche di molti materiali diversi.
È particolarmente adatto per studiare le strutture dense e complesse dei composti intermetallici lantanidi-ferro, come il celebre Nd2 Fe14 B. Finora, tuttavia, i ricercatori non hanno ancora capito come sondare le preziose proprietà magnetiche del materiale utilizzando la diffusione dei neutroni.
In un nuovo studio pubblicato su The European Physical Journal Plus , Michael Kuz'min dell'Università di Aix-Marseille, insieme a Manuel Richter del Leibniz IFW Dresden, presentano una correzione alla tecnica che potrebbe essere utilizzata per determinare il "campo di scambio" di Nd:un importante indicatore delle sue proprietà magnetiche.
L'approccio del duo potrebbe aiutare i ricercatori a comprendere meglio le origini dell'elevata resistenza alla smagnetizzazione dei composti del neodimio, che è fondamentale per il loro utilizzo come magneti permanenti, indispensabili per le turbine eoliche, le auto elettriche e i robot.
Il campo di scambio di un metallo misura il grado di allineamento tra gli spin quantistici degli atomi vicini, che è fortemente legato alla forza del suo magnetismo. Può essere determinato misurando la differenza tra due quantità chiave.
Il primo di questi è l'energia di transizione richiesta affinché gli elettroni orbitanti si muovano tra "multipletti":livelli energetici ravvicinati associati alle strutture elettroniche degli atomi di Nd. In secondo luogo, la suddivisione spin-orbita descrive l'interazione tra i momenti angolari regolari dello spin degli elettroni e la loro orbita attorno ai loro atomi.
Per le misurazioni del campo di scambio di Nd, emergono sfide poiché entrambe queste quantità sono influenzate da campi elettrici generati dalla disposizione degli ioni che circondano gli atomi di Nd nel reticolo cristallino, che interferisce con le interazioni reciproche tra i loro elettroni orbitanti.
Nel loro studio, Kuz'min e Richter propongono una nuova serie di formule per correggere l'influenza di questo campo elettrico. Applicando queste correzioni alle loro osservazioni, i due sperano che i ricercatori nei futuri esperimenti possano essere in una posizione migliore per esplorare e sfruttare le proprietà magnetiche del metallo utilizzando la spettroscopia di neutroni.
Ulteriori informazioni: Michael D. Kuz'min et al, Campi di scambio di lantanidi e transizioni intermultiplette in materiali a magneti permanenti, The European Physical Journal Plus (2023). DOI:10.1140/epjp/s13360-023-04449-5
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