这种巨大的热跨度不仅打破了晶体固体的记录，而且有望将一种新的过渡类型引入到具有层状结构的材料中。这些发现将为极端温度范围内固体滞后行为的基础研究提供一个新的平台。此外，巨大磁滞回线中的许多变形为科学家提供了大量精确控制材料电气特性的机会，这可以在下一代电气开关或非易失性存储器中找到，这是一种在断电时可以保留数据的计算机存储器。
研究人员包括来自格迪克实验室的博士后柏青·吕(音)和研究生阿尔弗雷德·宗(音)博士，以及来自世界各地14机构的其他26人。本文使用了美国和中国最先进的同步辐射装置，其中快速运动的带电粒子在千米长的圆形轨道上产生明亮的光源，强光聚焦在EuTe4上揭开其内部结构。Gadicke和他的团队还与一组理论家合作，包括来自德国和俄罗斯的Boris Fein教授和A.V. Rozhkov，他们都帮助将实验观察中的许多困难问题整合到一个一致的画面中。
漫画说明了这种滞后现象——当一个物理特性的值滞后于导致其效应的变化时，类似于徒步旅行，上坡和下坡的路径是不同的。
滞后是一种现象，材料对扰动(如温度变化)的响应取决于材料的历史。滞后表明系统在能源格局中陷入局部而非全局的最小值。在以长程有序为特征的晶体固体中，也就是说，在整个晶体上存在着原子排列的周期性模式，滞后通常发生在一个相当窄的温度范围内，大多数情况下从几开尔文到几十开尔文。
“相反，在EuTe4中，我们发现滞后的温度范围非常宽，超过400开尔文，”Lyu说。“实际数字可能要大得多，因为这个数字受到目前实验技术能力的限制。这一发现立即引起了我们的注意，我们对EuTe4的综合实验和理论表征挑战了关于晶体中可能发生的滞后转变类型的传统智慧。”
滞后行为的一种表现是材料的电阻。通过冷却或加热EuTe4的晶体，研究人员可以将它的电阻率改变一个数量级。
在给定的温度下，例如室温，电阻率的值取决于晶体是冷还是热。这一观察表明，材料的电学性质在一定程度上具有对其热历史的记忆，并且从微观的角度来看，材料的性质可以保留过去不同温度的特征。这种“热记忆”可以用作永久的温度记录器。例如，通过测量EuTe4在室温下的电阻，我们立即知道这种材料在过去经历过的最冷或最热的温度。
研究人员还在滞后现象中发现了几个奇怪之处。例如，与晶体中的其他相变不同，他们在很大的温度范围内没有观察到电子或晶格结构的任何变化。与其他对冷却或加热速率敏感的迟滞转变不同，EuTe4的迟滞回线似乎不受此因素影响。
研究人员的一个线索是EuTe4中电子的排列。“在室温下，EuTe4晶体中的电子自发凝聚到低密度和高密度的区域，在原周期晶格上形成二次电子晶体，”宗解释说。“我们认为与巨磁滞回线有关的奇怪现象可能与这种二次电子晶体有关，这种化合物的不同层在建立长程周期性的同时表现出无序运动。”
“EuTe4的分层性质在解释滞后现象时至关重要，”Lyu说。“不同层的二次晶体之间的弱相互作用使它们能够相对移动，因此在磁滞回线中产生了许多可变构型。”
下一步是设计除了改变温度之外的方法来诱导EuTe4中的这些可转移状态。这将使科学家能够以技术上有用的方式操纵它们的电特性。
“我们可以产生短于百万分之一秒的强烈激光脉冲，”格迪克说。“下一个目标是在闪光后将EuTe4骗至不同的电阻状态，使其成为超快速的电气开关，如用于计算设备。”