儘管大多數人已經了解物質的四種經典狀態（固、液、氣、等離子體），但荷蘭拉德堡德大學和瑞典烏普薩拉大學的物理學家們，已經發現了一種新的物質形態——“自感旋轉玻璃態”（self-induced spin glass）。當材料原子中的電子都朝相同方向旋轉時，通常會產生磁性。但在自旋玻璃態下，原子磁體是沿著隨機方向無序旋轉的。

研究配圖- 1：普通磁鐵與自旋玻璃態的區別（來自：Radboud University）

此前科學家們僅在某些合金中發現了“旋轉玻璃態”，但新研究發現這種狀態也自然存在於純釹（neodymium）金屬中。為將之與合金區分開來，科學家將這種新狀態稱作“自感旋轉玻璃態”。

鑑於釹因具有奇特的磁性而被人們所熟知，研究團隊決定使用掃描隧道顯微鏡（STM）對其進行檢查。

結果發現釹渦旋中的原子自旋更像是一個螺旋、甚至怪異到以不同的速度旋轉，意味著螺旋的形狀是不斷變化的。

論文作者Daniel Wegner 表示，STM 使我們能夠看到單個原子結構，並且分辨出它的兩極。

儘管並不是一件容易的事情，但隨著高精成像技術的進步，針對純釹自感旋轉玻璃態的深入研究，或許仍然有助於解決磁性結構中難以難以置信的微小變化。

研究配圖- 2：Spin-Q glass（來自：Science）

研究團隊補充道，這項發現暗示純釹可能不是唯一具有自感旋轉玻璃態的物質，同樣的形態也可能隱藏在其它元素中。

至於新發現的潛在用途，研究人員認為可在未來人工智能係統、尤其是類似神經元的行為研究領域提供幫助。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《科學》（Science）期刊上。

原標題為《Self-induced spin glass state in elemental and crystalline neodymium》。