科学家发现纯钕金属存在自感旋转玻璃态

导读：当材料原子中的电子都朝相同方向旋转时，通常会产生磁性。但在自旋玻璃态下，原子磁体是沿着随机方向无序旋转的。

尽管大多数人已经了解物质的四种经典状态（固、液、气、等离子体），但荷兰拉德堡德大学和瑞典乌普萨拉大学的物理学家们，已经发现了一种新的物质形态 ——“自感旋转玻璃态”（self-induced spin glass）。当材料原子中的电子都朝相同方向旋转时，通常会产生磁性。但在自旋玻璃态下，原子磁体是沿着随机方向无序旋转的。

研究配图 - 1：普通磁铁与自旋玻璃态的区别（来自：Radboud University）

此前科学家们仅在某些合金中发现了“旋转玻璃态”，但新研究发现这种状态也自然存在于纯钕（neodymium）金属中。为将之与合金区分开来，科学家将这种新状态称作“自感旋转玻璃态”。

鉴于钕因具有奇特的磁性而被人们所熟知，研究团队决定使用扫描隧道显微镜（STM）对其进行检查。

结果发现钕涡旋中的原子自旋更像是一个螺旋、甚至怪异到以不同的速度旋转，意味着螺旋的形状是不断变化的。

论文作者 Daniel Wegner 表示，STM 使我们能够看到单个原子结构，并且分辨出它的两极。

尽管并不是一件容易的事情，但随着高精成像技术的进步，针对纯钕自感旋转玻璃态的深入研究，或许仍然有助于解决磁性结构中难以难以置信的微小变化。

研究配图 - 2：Spin-Q glass（来自：Science）

研究团队补充道，这项发现暗示纯钕可能不是唯一具有自感旋转玻璃态的物质，同样的形态也可能隐藏在其它元素中。

至于新发现的潜在用途，研究人员认为可在未来人工智能系统、尤其是类似神经元的行为研究领域提供帮助。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《科学》（Science）期刊上。

原标题为《Self-induced spin glass state in elemental and crystalline neodymium》。