科學研究不斷帶來突破性發現，拓展了我們的認知邊界。 每年，知名期刊《科學》都會在其頂級科學突破清單中重點介紹其中的十項成就。 2024 年，該雜誌將來那卡巴韋（lenacapavir）藥物評為”年度突破”–該藥物因預計將愛滋病毒/愛滋病感染率降至零而備受讚譽。 在物理學領域，另一個重要的里程碑也得到了認可：約翰內斯-古騰堡大學美因茨分校（JGU）的研究人員發現了另一種磁性。

美因茨大學的研究人員於2019 年首次提出了變磁性理論，並於2024 年對其進行了實驗證實。 它彌補了傳統磁性分類之間的差距，可實際應用於先進的資料儲存系統。

美因茨約翰內斯古騰堡大學物理研究所的傑羅-西諾瓦教授說：”這是對我們工作的真正獨一無二的褒獎，我們為自己的研究獲得這一認可感到自豪和榮幸。 他和他的團隊發現並證明了變磁性現象。

到目前為止，物理學只認識到兩種磁性：鐵磁性和反鐵磁性。 鐵磁性自古希臘以來就為人所知，它是使冰箱磁鐵黏住的力，所有磁矩都朝同一方向排列。 另一方面，反鐵磁性涉及磁矩以規則的模式排列，但指向相反的方向，在外部相互抵消。

反磁性晶體：不僅相鄰磁性原子的自旋極化方向（洋紅色和青色）會交替變化，而且原子形狀本身也會交替變化–正如啞鈴形電子密度向兩個不同方向傾斜所顯示的那樣。 藍色光束線展示了同步加速器上的光發射實驗，該實驗被用來展示變磁性。 圖片來源：Libor Šmejkal und Anna Birk Hellenes / JGU

2019 年，美因茨大學的研究人員發現了一種無法用上述兩種磁性解釋的效應：反鐵磁體中存在完全完整的動量電流。 他們推測，這一定是由於磁矩的排列方式與鐵磁性和反鐵磁性不同–於是，”反鐵磁性”的概念誕生了。

實際上，變磁性結合了鐵磁體和反鐵磁體的特性。 與反鐵磁體一樣，它們的鄰近磁矩總是相互反平行，但同時，它們會像鐵磁體一樣表現出自旋極化電流。

西諾娃教授解釋說：”透過對自旋對稱性的數學分析，我們能夠從理論上預測出另一種磁性的存在。自旋極化電流隨電流方向交替變化，因此被稱為’變磁性’。

變磁性這一新領域是CRC/TR 173″自旋+X–集體環境中的自旋”和CRC/TR 288″物質電子量子相的彈性調諧和響應”（ELASTO-Q-MAT）合作研究中心的核心，而JGU的研究人員在其中發揮了重要作用。 德國研究基金會批准在2024 年繼續資助這兩個CRC。

2024 年，JGU 的研究人員也實現了變磁性的實驗驗證。 漢斯-約阿希姆-埃爾默斯教授團隊的同事們首次測量到了一種被認為是”變磁”特徵的效應。 他們使用了德國最大的研究中心之一DESY專門開發的脈衝電子顯微鏡。

作為第三種磁性，變磁性的發現是一項重要的科學突破，因為它揭示了一種以前未知的效應，但更重要的是，它的實際應用意義重大。 如果證明在動態隨機存取記憶體中使用電子的磁矩而不是電荷來儲存資料是可行的，那麼資料儲存容量就會大大提高。 它的最大優勢在於，目前已知至少有200 種不同的材料會表現出磁性變化。

編譯自/ ScitechDaily