В пустыне Атакама в Чили обнаружен необычный минерал, который демонстрирует уникальное свойство: он самопроизвольно охлаждается, если поднести к нему магнит. Этот природный кристалл, получивший название атакамит, проявляет свое странное поведение при экстремально низких температурах, что привлекло пристальное внимание ученых.
Группа исследователей из Технического университета Брауншвейга и Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф решила выяснить причину этого явления. Как сообщает портал innovanews.ru, оказалось, что все дело в уникальном расположении ионов меди внутри кристаллической решетки. Они выстроены в цепочки, которые по форме напоминают зубья пилы. Такая геометрия не позволяет их магнитным моментам — условным внутренним «компасам» — стабилизироваться, как это происходит в обычных магнетиках. Ученые называют это состояние «магнитной фрустрацией».
В ходе эксперимента, подробности которого были опубликованы в издании Physical Review Letters, атакамит поместили в сверхсильное магнитное поле при температуре ниже минус 264 градусов по Цельсию. В результате его температура упала почти в два раза. Такой мощный охлаждающий эффект удивил даже физиков, поскольку большинство магнитных материалов либо незначительно нагреваются, либо слабо реагируют на поле. В данном случае поле разрушает тот хрупкий порядок, который успевал возникнуть в материале.
Это открытие имеет большое значение для будущих технологий. Современные холодильные установки работают на сжатии и расширении газа, что является не самым эффективным процессом. Магнитное охлаждение может стать экологичной альтернативой, однако подходящих для этого материалов пока немного. Сам по себе атакамит вряд ли найдет практическое применение из-за сложности его добычи, но открытый механизм поможет в поиске или создании синтетических материалов с похожими свойствами, которые будут стабильны при комнатной температуре и смогут перевернуть энергетику.