Höga magnetfält har en potential att modifiera det mikroskopiska arrangemanget av magnetmoment eftersom de övervinner interaktioner som finns i ett nollfält. Vanligtvis, höga fält som överskrider ett visst kritiskt värde tvingar momenten att rikta in sig i samma riktning som fältet, som leder till ferromagnetiskt arrangemang. Dock, en ny studie visade att så inte alltid är fallet. Experimenten ägde rum vid högfältsmagneten vid HZB:s neutronkälla BER II, som genererar ett konstant magnetfält på upp till 26 Tesla. Det handlar om 500, 000 gånger starkare än jordens magnetfält. Ytterligare experiment med pulserade magnetfält upp till 45 Tesla utfördes på Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).

Fysikerna undersökte kristaller av U ₂ Pd ₂ I, som utgör en särskild klass av fasta ämnen (Shastry-Sutherland-system). Interaktionerna mellan de magnetiskt aktiva uranatomerna är ganska komplexa i denna struktur, främst på grund av de förlängda 5f -orbitalerna hos de yttersta elektronerna av uran i ett fast ämne. Dessa 5f -elektroner är också bärare av magnetmomentet i materialet.

Genom att använda neutrondiffraktion i starka fält hittade de en ovanligt komplicerad icke-kollinjär modulerad magnetisk struktur ovanför ett kritiskt magnetfält. Den magnetiska enhetscellen är tjugo gånger större än den kristallografiska enheten, som innehåller 80 magnetiska moment. En sådan struktur är en följd av konkurrens mellan olika starka interaktioner och det tillämpade fältet. "Våra resultat är viktiga av två skäl, "Dr Karel Prokes (HZB) säger." Först, de visar att fältinducerad fas inte är ferromagnetisk och magnetiseringsökningen vid höga fält beror troligen på en gradvis rotation av U -moment mot fältriktningen, en upptäckt som kan vara relevant för många andra system; och andra, de kan hjälpa till att utveckla mer exakta teorier om 5f elektronsystem. "