도호쿠 대학, 버지니아 대학, 테네시 대학의 공동 연구 그룹은 스핀 동결 상태 중의 기억 효과의 상세한 검토에 의해, 플라스트레이트 자성체가 나타내는 스핀 동결 상태가 랜덤계의 스핀 글라스 상태와는 본질적으로 다른 에너지 구조 을 가지고 있음을 밝혔다.
물질 내의 원자들 사이에서 발생하는 상호 작용을 에너지의 적절한 조합의 함수로서 표현하는 양상을 에너지 랜드 스케이프 (에너지 지형)라고 부른다.랜덤 자성체는 결정 중에 자기 모멘트(스핀*)가 랜덤하게 배치되어 있기 때문에 복잡한 에너지 랜드스케이프를 가진다.이 자성체는 저온에서는 자기 모멘트가 랜덤한 방향인 채 유리와 같이 동결한다(스핀 글라스 현상).한편, 플라스트레이트 자성체는 상호작용이 상쇄되도록 작용하고, 아무리 저온으로 해도 자기 모멘트는 정지하지 않고 계속 흔들린다고 한다.그럼에도 불구하고, 스핀 동결 현상을 나타내는 것이 있고, 랜덤 자성체와의 차이가 큰 문제로 여겨졌다.
이번 연구 그룹은 랜덤 자성체와 플라스트레이트 자성체의 각각의 동결 상태에 있어서, 자화와 온도 변화와의 관계에 보여지는 기억 효과를 자기 측정 및 수치 시뮬레이션에 의해 상세하게 검토.그 결과, 에너지 랜드스케이프가 랜덤 자성체에서는 계층적인 복잡성을 나타내고, 좌절 자성체에서는 거의 평탄해진다는 본질적인 차이가 존재하는 것을 밝혔다.
복잡한 에너지 랜드스케이프는 자성체뿐만 아니라, 뇌의 활동이나 사회에 있어서의 네트워크 형성 등까지 널리 볼 수 있는 것으로, 이번 기억 효과를 이용한 에너지 랜드스케이프 연구는 이러한 대상의 연구에 대해서도 새로운 수법 를 제공하는 것으로 기대된다고 한다.
주: *자성은 전자의 스핀(자전하고 있다고 가정한 것)에 의해 생겨 스핀이 협조하여 일할 때 물질에 자성이 생긴다.
