科學(xué)家發(fā)現(xiàn)純釹金屬存在自感旋轉(zhuǎn)玻璃態(tài)
盡管大多數(shù)人已經(jīng)了解物質(zhì)的四種經(jīng)典狀態(tài)(固、液、氣、等離子體),但荷蘭拉德堡德大學(xué)和瑞典烏普薩拉大學(xué)的物理學(xué)家們,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的物質(zhì)形態(tài) ——“自感旋轉(zhuǎn)玻璃態(tài)”(self-induced spin glass)。當(dāng)材料原子中的電子都朝相同方向旋轉(zhuǎn)時,通常會產(chǎn)生磁性。但在自旋玻璃態(tài)下,原子磁體是沿著隨機方向無序旋轉(zhuǎn)的。
研究配圖 1:普通磁鐵與自旋玻璃態(tài)的區(qū)別(來自:Radboud University) 此前科學(xué)家們僅在某些合金中發(fā)現(xiàn)了“旋轉(zhuǎn)玻璃態(tài)”,但新研究發(fā)現(xiàn)這種狀態(tài)也自然存在于純釹(neodymium)金屬中。為將之與合金區(qū)分開來,科學(xué)家將這種新狀態(tài)稱作“自感旋轉(zhuǎn)玻璃態(tài)”。 鑒于釹因具有奇特的磁性而被人們所熟知,研究團隊決定使用掃描隧道顯微鏡(STM)對其進行檢查。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)釹渦旋中的原子自旋更像是一個螺旋、甚至怪異到以不同的速度旋轉(zhuǎn),意味著螺旋的形狀是不斷變化的。 論文作者 Daniel Wegner 表示,STM 使我們能夠看到單個原子結(jié)構(gòu),并且分辨出它的兩極。 盡管并不是一件容易的事情,但隨著高精成像技術(shù)的進步,針對純釹自感旋轉(zhuǎn)玻璃態(tài)的深入研究,或許仍然有助于解決磁性結(jié)構(gòu)中難以難以置信的微小變化。 研究配圖2:Spin-Q glass(來自:Science) 研究團隊補充道,這項發(fā)現(xiàn)暗示純釹可能不是唯一具有自感旋轉(zhuǎn)玻璃態(tài)的物質(zhì),同樣的形態(tài)也可能隱藏在其它元素中。 至于新發(fā)現(xiàn)的潛在用途,研究人員認為可在未來人工智能系統(tǒng)、尤其是類似神經(jīng)元的行為研究領(lǐng)域提供幫助。 有關(guān)這項研究的詳情,已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》(Science)期刊上。 鏈接地址:https://science.sciencemag.org/content/368/6494/eaay6757 |