原標題：發現釹材料表現出複雜的磁性，這在元素周期表中還從未觀察到過！

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現今最強永磁體含有釹和鐵元素的混合物。然而，釹本身的行為並不像任何已知的磁鐵那樣，這讓研究人員困惑了半個多世紀。拉德布大學和烏普薩拉大學物理學家現在證明：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磁鐵組成的漣漪海洋，以不同的速度循環，並隨著時間的推移不斷演變。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慧的新材料鋪平道路，其研究成果發表在《科學》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，你可能會認為曾經透明的區域變成了乳黃色，但實際上，這瓶蜂蜜開始結晶了。這就是你如何感知釹的『老化過程』。與米哈伊爾·卡斯內爾森教授和丹尼爾·韋格納助理教授一起，發現釹材料表現出一種複雜的磁性，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，可以發現許多原子磁鐵，也就是所謂的自旋，它們沿著同一個方向排列，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，其中隨機分布的自旋指向各種方向。自旋玻璃的名字來源於玻璃中原子的無定形演化結構。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中的現象聯繫起來。

已知自旋玻璃出現在合金中，合金是金屬與一種或多種其他元素的組合，具有非晶態結構，但從未出現在元素周期表的純元素中。令人驚訝的是，Radboud的研究人員發現，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狀態表現。

看到磁性結構

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原子的結構，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步，能夠發現釹的行為，因為我們可以解決磁結構中令人難以置信的微小變化，而且這不是一件容易的事情。

一種行為像神經元的材料

這一發現開啟了一種可能性，即這種複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物質基本性質的知識，但它也將為開發新的理論提供一個試驗場，在這些理論中，可以將物理學與其他領域聯繫起來，例如理論神經科學。釹的複雜演化可能是一個模仿人工智慧中使用基本行為的平台。

所有可以存儲在這種材料中的複雜模式都可以與圖像識別聯繫起來。隨著人工智慧進步及其巨大的能量足跡，人們對創造能夠直接在硬體中執行類似大腦任務的材料需求也越來越大，也許永遠不可能用簡單磁鐵建造一台大腦啟發的計算機，但具有這種複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

研究發表期刊《科學》

DOI: 10.1126/science.aay6757

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