Kwazikryształy to materiały o strukturze uporządkowanej, ale nieokresowej
Uporządkowane jest nieokresowe, jeśli przesunięta kopia fragmentu kryształu nigdy nie jest identyczna z oryginałem. W dwóch wymiarach istnieje wiele zbiorów prostych kafelków, którymi można całkowicie pokryć powierzchnię w sposób nieokresowy. W przypadku kwazikryształów właściwość ta ulega rozszerzeniu na trzy wymiary. Za cel projektu SPINSINQUASICRYSTALS (Magnetic moments in geometrically frustrated systems with quasiperiodic order and disorder) przyjęto opracowanie modeli, które pozwoliłyby uzyskać lepszy wgląd we właściwości magnetyczne kwazikryształów. Jedno z istotnych pytań dotyczy wpływu egzotycznych właściwości elektronowych tych materiałów na ich magnetyzm. Badania skoncentrowano na modelach teoretycznych kwazikryształów metali ziem rzadkich. Są to typowe kwazikryształy magnetyczne o dobrze zdefiniowanych momentach lokalnych przy stężeniach rzędu 5–10%. Występują między nimi interakcje magnetyczne na dużą odległość (tzw. interakcje RKKY — Rudermana-Kittela-Kasuy-Yosidy), w których pośredniczą elektrony przewodzące. Badacze opracowali ulepszoną metodę numeryczną obliczania postaci interakcji RKKY z wykorzystaniem ściśle wiążącego hamiltonianu zdefiniowanego na strukturach pseudookresowych. Drugim etapem było zbadanie właściwości magnetycznych układów pseudookresowych z użyciem rozbudowanych symulacji Monte Carlo. Dla wszystkich badanych układów stwierdzono występowanie silnie sprzężonych klastrów spinowych ze słabymi sprzężeniami międzyklastrowymi w niektórych wzorach struktury przestrzennej oraz pojawianie się długodystansowego uporządkowania magnetycznego w niskich temperaturach. Formowanie silnie sprzężonych klastrów o zmiennych właściwościach nawet w bardzo niskich temperaturach wydaje się zbieżne z wynikami doświadczalnymi. Z kolei charakter przejścia organizacyjnego wynikający z modelu jest wyraźnie inny niż wynika to z najnowszych eksperymentów, które przeważnie pokazują zamieranie momentów magnetycznych w niskich temperaturach w sposób przypominający szkło spinowe. W kwazikryształach często występuje nieuporządkowanie sieci atomowych. Aby zamodelować takie nieuporządkowanie, do elektronów przewodzących dodano pewien losowy potencjał. Połączenie obliczeń interakcji RKKY z wynikami symulacji Monte Carlo pozwoliło wykazać, że długodystansowe uporządkowanie magnetyczne w układach pseudookresowych ulega zniszczeniu przy skończonej sile nieuporządkowania.
Słowa kluczowe
Kwazikryształ, magnetyzm, interakcja Rudermana-Kittela-Kasuy-Yosidy, kafelkowanie
