現(xiàn)今最強(qiáng)永磁體含有釹和鐵元素的混合物。然而，釹本身的行為并不像任何已知的磁鐵那樣，這讓研究人員困惑了半個(gè)多世紀(jì)。拉德布大學(xué)和烏普薩拉大學(xué)物理學(xué)家現(xiàn)在證明：

釹的行為就像是自感自旋玻璃，這意味著它由許多微小旋轉(zhuǎn)磁鐵組成的漣漪海洋，以不同的速度循環(huán)，并隨著時(shí)間的推移不斷演變。了解這種新類型的磁性行為，可以完善我們對元素周期表上元素的理解。

而且最終可能為人工智能的新材料鋪平道路，其研究成果發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。掃描探針顯微鏡教授亞歷山大·哈耶托里安斯說：在一罐蜂蜜中，你可能會(huì)認(rèn)為曾經(jīng)透明的區(qū)域變成了乳黃色，但實(shí)際上，這瓶蜂蜜開始結(jié)晶了。這就是你如何感知釹的‘老化過程’。與米哈伊爾·卡斯內(nèi)爾森教授和丹尼爾·韋格納助理教授一起，發(fā)現(xiàn)釹材料表現(xiàn)出一種復(fù)雜的磁性，這種方式以前從未在元素周期表上的元素中觀察到過。

旋轉(zhuǎn)的磁鐵和玻璃

磁鐵磁極是由北極和南極來定義的，解剖一塊普通的冰箱磁鐵，可以發(fā)現(xiàn)許多原子磁鐵，也就是所謂的自旋，它們沿著同一個(gè)方向排列，定義了北極和南極。完全不同的是，一些合金材料以自旋玻璃的形式存在，其中隨機(jī)分布的自旋指向各種方向。自旋玻璃的名字來源于玻璃中原子的無定形演化結(jié)構(gòu)。通過這種方式，自旋玻璃將磁性行為與液體和凝膠等較軟物質(zhì)中的現(xiàn)象聯(lián)系起來。

已知自旋玻璃出現(xiàn)在合金中，合金是金屬與一種或多種其他元素的組合，具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，但從未出現(xiàn)在元素周期表的純元素中。令人驚訝的是，Radboud的研究人員發(fā)現(xiàn)，一塊完美有序稀土元素釹的原子自旋形成了像螺旋一樣旋轉(zhuǎn)的圖案，但不斷地改變著螺旋的確切圖案，這是一種被稱為自感自旋玻璃的新物質(zhì)狀態(tài)表現(xiàn)。

看到磁性結(jié)構(gòu)

韋格納解釋說：我們是掃描隧道顯微鏡(STM)方面的專家，掃描隧道顯微鏡使我們能夠看到單個(gè)原子的結(jié)構(gòu)，可以分辨出原子磁場的北極和南極，有了這種高精度成像的進(jìn)步，能夠發(fā)現(xiàn)釹的行為，因?yàn)槲覀兛梢越鉀Q磁結(jié)構(gòu)中令人難以置信的微小變化，而且這不是一件容易的事情。

一種行為像神經(jīng)元的材料

這一發(fā)現(xiàn)開啟了一種可能性，即這種復(fù)雜的玻璃狀磁性行為也可以在新材料中觀察到，包括元素周期表上的其他元素。哈耶托里安斯揭示說：這將提煉教科書上有關(guān)物質(zhì)基本性質(zhì)的知識(shí)，但它也將為開發(fā)新的理論提供一個(gè)試驗(yàn)場，在這些理論中，可以將物理學(xué)與其他領(lǐng)域聯(lián)系起來，例如理論神經(jīng)科學(xué)。釹的復(fù)雜演化可能是一個(gè)模仿人工智能中使用基本行為的平臺(tái)。

所有可以存儲(chǔ)在這種材料中的復(fù)雜模式都可以與圖像識(shí)別聯(lián)系起來。隨著人工智能進(jìn)步及其巨大的能量足跡，人們對創(chuàng)造能夠直接在硬件中執(zhí)行類似大腦任務(wù)的材料需求也越來越大，也許永遠(yuǎn)不可能用簡單磁鐵建造一臺(tái)大腦啟發(fā)的計(jì)算機(jī)，但具有這種復(fù)雜行為的材料可能是很合適的候選材料。

博科園｜研究/來自：拉德布大學(xué)

研究發(fā)表期刊《科學(xué)》

DOI: 10.1126/science.aay6757

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