陳根：物質存在的第五種狀態，自感旋轉玻璃態_風聞

文/陳根

隨着科學研究的不斷深入，我們會越來越感到人類所擁有與建立的知識的有限性。比如，當前我們大多數人都瞭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，最近發現了一種新的物質形態——“自感旋轉玻璃態**”（self-induced spin glass）。**這項研究已經發表在近日出版的《科學》（Science）期刊上。

研究配圖 - 1：普通磁鐵與自旋玻璃態的區別

通常，當材料原子中的電子都朝相同方向旋轉時，就會產生磁性。但在自旋玻璃態下，原子磁體是沿着隨機方向無序旋轉的。在這之前曾有科學家研究發現過這種現象，但僅在某些合金中發現了“旋轉玻璃態”。單數新研究卻發現，這種狀態也自然存在於純釹（neodymium）金屬中。因此，為了將釹中的這種狀態與合金區分開來，科學家將這種新狀態稱作“自感旋轉玻璃態”。而且論文的作者 Daniel Wegner 表示，藉助於他們的研究，我們能夠看到單個原子結構，並且可以分辨出它的兩極。

釹因具有奇特的磁性而被人們所熟知，但要研究釹卻不是一件容易的事情。該研究團隊藉助於掃描隧道顯微鏡（STM）對釹進行研究檢查，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，這意味着螺旋的形狀是不斷變化的。

研究配圖 - 2：Spin-Q glass

儘管對釹的研究並不是一件容易的事情，但隨着高精成像技術的進步以及針對純釹自感旋轉玻璃態的深入研究，還是能有辦法找到並解決磁性結構中難以難以置信的微小變化。而當前的這項發現暗示着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。