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    儘管大多數人已經瞭解物質的四種經典狀態(固、液、氣、等離子體),但荷蘭拉德堡德大學和瑞典烏普薩拉大學的物理學家們,已經發現了一種新的物質形態 ——“自感旋轉玻璃態”(self-induced spin glass)。

    當材料原子中的電子都朝相同方向旋轉時,通常會產生磁性。但在自旋玻璃態下,原子磁體是沿著隨機方向無序旋轉的。

    【研究配圖 - 1:普通磁鐵與自旋玻璃態的區別。來自:Radboud University】

    此前科學家們僅在某些合金中發現了“旋轉玻璃態”,但新研究發現這種狀態也自然存在於純釹(neodymium)金屬中。為將之與合金區分開來,科學家將這種新狀態稱作“自感旋轉玻璃態”。

    鑑於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。

    結果發現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,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構,並且分辨出它的兩極。

    儘管並不是一件容易的事情,但隨著高精成像技術的進步,針對純釹自感旋轉玻璃態的深入研究,或許仍然有助於解決磁性結構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,這項發現暗示純釹可能不是唯一具有自感旋轉玻璃態的物質,同樣的形態也可能隱藏在其它元素中。

    至於新發現的潛在用途,研究人員認為可在未來人工智慧系統、尤其是類似神經元的行為研究領域提供幫助。

    有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《科學》(Science)期刊上。

    原標題為《Self-induced spin glass state in elemental and crystalline neodymium》。

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