تمثل مادة الأتاكاميت، التي تم اكتشافها في صحراء أتاكاما في تشيلي، لغزًا علميًا بفضل خواصها المغناطيسية الفريدة وتأثيرها المدهش في التبريد المغناطيسي. يتلون هذا المعدن باللون الأخضر الزمردي بفضل أيونات النحاس التي يحتويها، والتي تلعب دورًا حاسمًا في تحديد خصائصه المغناطيسية.
التركيب الجيومتري للأتاكاميت
يمتاز الأتاكاميت بتركيبه الجيومتري الفريد حيث تتشكل أيونات النحاس في سلاسل طويلة من مثلثات صغيرة متصلة تُعرف باسم سلاسل المنشار. هذا الترتيب الهندسي يؤدي إلى ما يُعرف بالإحباط المغناطيسي، حيث ترغب الأيونات في محاذاة نفسها بشكل متضاد ولكن الترتيب المثلثي يجعل ذلك مستحيلاً بشكل كامل.
هذا الإحباط المغناطيسي يؤدي إلى ترتيب الأيونات عند درجات حرارة منخفضة للغاية، أقل من 9 كلفن (-264 درجة مئوية)، في بنية ثابتة ومتبادلة.
التأثير المغناطيسي الحراري
عند فحص الأتاكاميت تحت حقول مغناطيسية عالية في مختبر الحقول المغناطيسية العالية (HLD)، لوحظ تأثير تبريد ملحوظ في الحقول المغناطيسية النبضية، حيث انخفضت درجة الحرارة إلى النصف تقريباً. هذا التأثير الحراري المغناطيسي القوي يلفت الانتباه، نظراً لأن سلوك المواد المغناطيسية المحبطة في هذا السياق نادرًا ما تمت دراسته.
تُعتبر المواد ذات التأثير المغناطيسي الحراري بديلاً واعدًا لتقنيات التبريد التقليدية، إذ يمكن استخدامها لتغيير درجة الحرارة عن طريق تطبيق حقل مغناطيسي في نهج صديق للبيئة.
السبب الكامن وراء التأثير المغناطيسي الحراري القوي
أجرى الباحثون دراسات إضافية في مختبرات الحقول المغناطيسية الأوروبية لتقديم رؤى أعمق. باستخدام الرنين المغناطيسي الطيفي، تمكنوا من إظهار أن الترتيب المغناطيسي للأتاكاميت يتلاشى عند تطبيق حقل مغناطيسي.
عثر الفريق على التفسير في المحاكاة الرياضية المعقدة لتركيبه المغناطيسي، حيث وجدوا أن الحقل المغناطيسي ينسق لحظات أيونات النحاس المغناطيسية على رؤوس سلاسل المنشار، مما يقلل من الإحباط ويؤدي إلى إزالة الترتيب المغناطيسي طويل المدى.
الخاتمة
في الختام، يمكن أن يعتبر هذا الاكتشاف في الأتاكاميت نقطة انطلاق للبحث عن مواد مغناطيسية جديدة ذات تأثير حراري مغناطيسي قوي. على الرغم من أن الأتاكاميت نفسه قد لا يكون مستخرجًا بشكل واسع للاستخدام في أنظمة التبريد، إلا أن الآلية الفيزيائية التي تمت دراستها تقدم نهجًا جديدًا ومثيرًا في هذا المجال.
