科学家证实第三种磁性——交错磁性——的存在

编辑者: Tatyana Hurynovich

由SLAC National Accelerator Laboratory领导的国际团队提出了第三种磁性——交错磁性——存在的令人信服的实验证据。该研究发表在29年2026月的《Science》杂志上。

在近90年里,物理学家一直认为自发磁性只分为两类:铁磁性和反铁磁性。在铁磁体中,电子自旋朝同一方向排列,产生明显的磁场。在反铁磁体中,相邻自旋方向相反并相互抵消。

交错磁体兼具两者的特征:既像反铁磁体一样具有零磁化强度,又能产生铁磁体所特有的自旋极化电流。区别的关键在于晶格围绕方向相反的自旋发生旋转,从而破坏了对称性。

科学家们聚焦于碲化锰(MnTe),几十年来它一直被视为普通的反铁磁体。借助欧洲同步辐射装置ESRF的圆二色性共振非弹性X射线散射技术,他们发现了明显的手性信号。

这一信号不可能出现在经典的反铁磁体中。该实验于2024年首次进行,并在2025年初重复,结果一致。

“近年来,科学家们观察到了无法纳入铁磁性—反铁磁性二分法的现象,”来自SLAC和斯坦福材料与能源科学研究所的通讯作者丹尼尔·约斯特指出,“我们的结果为第三相——交错磁性——的真实存在提供了可靠的实验证实。”

这一发现最早于2022年从理论上提出,为自旋电子学的新材料开辟了道路。交错磁体对外部场稳定,同时又能操控自旋电流,且没有铁磁体固有的损耗。

这项工作是与欧洲同步辐射装置、斯坦福大学及其他机构合作完成的。它巩固了交错磁性作为磁现象独立分支的地位。

交错磁性的发现常被称为现代凝聚态物理的“圣杯”,因为它融合了两种经典磁性的最佳特性,同时消除了它们的主要缺点。

简单来说,交错磁性就是“隐形磁铁”。它像硬盘中的普通磁铁一样以超高速工作,但 不会在周围产生磁场 而且几乎不发热。

以下是普通人在未来5–10年里真正能切身感受到的地方:

  1. 不发热、不掉电的智能手机和笔记本电脑新型存储器即使在完全断电的情况下也能保存数据(像U盘一样),却能以内存般的极快速度工作。结果是: 手机在瞬间开机,从不“卡死”,续航时间延长2–3倍。
  2. 强大的AI就在你口袋里现代神经网络会给处理器带来很大负担并消耗电池。基于交错磁体的芯片处理数据时几乎不产生热量。结果: 智能助手、翻译器和游戏将即时在本地运行,既不会把数据发送到云端,也不会让设备过热。
  3. 可靠的电动汽车和无人机普通电子设备在强电机或输电线路附近可能因磁干扰而“出故障”。交错磁性传感器则不受其影响。结果: 自动驾驶仪和无人机控制系统将变得安全得多、精确得多。
  4. 医疗与可穿戴设备智能手表中的传感器或医疗扫描仪(如核磁共振)将变得更小巧、更便宜、更精确,因为它们的读数不会因外部磁场而失真。

简而言之,这是一项将消除现代电子设备主要痛点的技术——过热、运行缓慢和电池快速耗尽。距离大规模上架销售还需数年时间,但基础正是在当下奠定的。

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来源

  • Breaking News -- ScienceDaily

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