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Los cuasicristales están ordenados pero no son periódicos

Por su estructura atómica inusual, tienen propiedades físicas exóticas que todavía están por explicar teóricamente de forma adecuada.
Los cuasicristales están ordenados pero no son periódicos
Un orden es no periódico si, al desplazar una copia, esta nunca coincide exactamente con el original. En dos dimensiones, existen muchos conjuntos de teselas simples que pueden cubrir una superficie completamente de forma no periódica. Los cuasicristales amplían esta propiedad en tres dimensiones.

El proyecto SPINSINQUASICRYSTALS (Magnetic moments in geometrically frustrated systems with quasiperiodic order and disorder) trabajó en modelos destinados a obtener más información sobre las propiedades magnéticas de los cuasicristales. Una pregunta importante es si sus propiedades electrónicas exóticas influyen en el magnetismo.

La investigación se centró en estudiar modelos teóricos de cuasicristales de tierras raras, que son un tipo habitual de cuasicristales magnéticos con momentos locales bien definidos a concentraciones del 5 al 10 %. Interactúan mediante interacciones magnéticas de largo alcance (llamadas interacciones RKKY, de Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida) y con la mediación de los electrones de conducción. Los investigadores desarrollaron un método numérico mejorado para calcular la forma de las interacciones de RKKY utilizando un hamiltoniano de enlace fuerte definido sobre teselas cuasiperiódicas.

En un segundo paso, se estudiaron las propiedades magnéticas de sistemas cuasiperiódicos con interacciones de RKKY utilizando extensas simulaciones de Monte Carlo. Para todos los sistemas, se determinó que había agregados de espín fuertemente acoplados con acoplamiento débil entre agregados conforme a determinados patrones sobre las teselas, así como la formación de orden magnético de largo alcance a baja temperatura.

La formación de agregados fuertemente acoplados y sus fluctuaciones, incluso a temperaturas muy bajas, parece ser coherente con las observaciones experimentales. A diferencia de ello, la naturaleza de la transición de ordenación en el modelo muestra diferencias claras con los experimentos recientes, lo cual, generalmente, muestra una congelación de tipo vidrio de espín de los momentos magnéticos a bajas temperaturas.

El desorden de las posiciones atómicas es muy común en los cuasicristales. Para modelizar el desorden de estas posiciones, se añadió un potencial aleatorio a los electrones de conducción. Los cálculos de las interacciones de RKKY, combinados con las simulaciones de Monte Carlo, demostraron que el orden magnético de largo alcance en sistemas cuasiperiódicos se destruye con una intensidad de desorden finita.

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Palabras clave

Cuasicristal, magnetismo, interacción de Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida, teselas
Número de registro: 188773 / Última actualización el: 2016-11-03
Dominio: Tecnologías industriales
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