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发现钕资料表现出杂乱的磁性,这在元素周期表中还是否调查到过?

如今最强永磁体含有钕和铁元素的混合物。但是,钕自身的行为并不像任何已知的磁铁那样,这让研讨人员困惑了半个多世纪。拉德布大学和乌普萨拉大学物理学家现在证明:钕的行为就像是自感自旋玻璃,这意味着它由许多细小旋转磁铁组成的涟漪海洋,以不同的速度循环,并跟着时刻的推移不断演化。了解这种新类型的磁性行为,可以完善咱们对元素周期表上元素的了解。

并且终究或许为人工智能的新资料铺平道路,其研讨成果宣布在《科学》期刊上。扫描探针显微镜教授亚历山大·哈耶托里安斯说:在一罐蜂蜜中,你或许会以为从前通明的区域变成了乳黄色,但实际上,这瓶蜂蜜开端结晶了。这便是你怎么感知钕的‘老化进程’。与米哈伊尔·卡斯内尔森教授和丹尼尔·韦格纳助理教授一同,发现钕资料体现出一种杂乱的磁性,这种方法曾经从未在元素周期表上的元素中观察到过。

旋转的磁铁和玻璃

磁铁磁极是由北极和南极来界说的,解剖一块一般的冰箱磁铁,可以发现许多原子磁铁,也便是所谓的自旋,它们沿着同一个方向摆放,界说了北极和南极。彻底不同的是,一些合金资料以自旋玻璃的方法存在,其间随机散布的自旋指向各种方向。自旋玻璃的姓名来源于玻璃中原子的无定形演化结构。经过这种方法,自旋玻璃将磁性行为与液体和凝胶等较软物质中的现象联系起来。

已知自旋玻璃出现在合金中,合金是金属与一种或多种其他元素的组合,具有非晶态结构,但从未出现在元素周期表的纯元素中。令人惊奇的是,Radboud的研讨人员发现,一块完美有序稀土元素钕的原子自旋形成了像螺旋相同旋转的图画,但不断地改变着螺旋的切当图画,这是一种被称为自感自旋玻璃的新物质状况体现。

看到磁性结构

韦格纳解说说:咱们是扫描隧道显微镜(STM)方面的专家,扫描隧道显微镜使咱们可以看到单个原子的结构,可以分辨出原子磁场的北极和南极,有了这种高精度成像的前进,可以发现钕的行为,由于咱们可以处理磁结构中令人难以置信的细小改变,并且这不是一件简略的工作。

一种行为像神经元的资料

这一发现敞开了一种或许性,即这种杂乱的玻璃状磁性行为也可以在新资猜中观察到,包含元素周期表上的其他元素。哈耶托里安斯提醒说:这将提炼教科书上有关物质根本性质的常识,但它也将为开发新的理论供给一个试验场,在这些理论中,可以将物理学与其他范畴联系起来,例如理论神经科学。钕的杂乱演化或许是一个仿照人工智能中运用根本行为的渠道。

一切可以存储在这种资猜中的杂乱形式都可以与图像识别联系起来。跟着人工智能前进及其巨大的能量脚印,人们对发明可以直接在硬件中履行相似大脑使命的资料需求也越来越大,或许永久不或许用简略磁铁制作一台大脑启示的计算机,但具有这种杂乱行为的资料或许是很适宜的候选资料。

博科园|研讨/来自:拉德布大学

研讨宣布期刊《科学》

DOI: 10.1126/science.aay6757

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