平时用的冰箱贴、手机里的磁铁,原子的小磁矩要么整整齐齐朝一个方向,要么成对对着来——这是咱们熟悉的普通磁。但最近佛罗里达州立大学的科学家,造了一种完全不一样的晶体:它的磁矩不是排排站,而是转着圈儿的漩涡状。
![]()
普通磁铁的“规矩”:原子自旋排排站
磁矩来自原子自旋,像每个原子都带个小箭头。普通磁性材料里,这些箭头要么全向上(比如冰箱贴),要么上下交替(比如某些合金)。这种整齐的排列,就是咱们用的磁铁、硬盘磁头的基础。
![]()
两种材料“打架”,造出“拧巴”的磁结构
科学家没找现成材料,而是主动“配”了两种化学很像、但晶体结构不一样的东西:
一种是锰钴锗,另一种是锰钴砷(锗和砷是周期表邻居,只差一个质子)。
把这俩混在一起,晶体结构“闹矛盾”了——谁也占不了绝对优势,边界处的结构不稳定,科学家叫这种“结构挫败”。
没想到,这种“挫败”居然传到了原子自旋上:原本整齐的箭头,居然绕着圈儿转,形成重复的漩涡图案,叫类斯格明子自旋纹理。用中子衍射(中子能穿透晶体看内部磁排列,比X光清楚)一测,果然找到了这种转圈圈的结构。
![]()
转圈圈的磁,能解决啥问题?
这种漩涡磁结构,藏着不少实用潜力:
- 数据存储更密:每个漩涡占的地方比普通磁矩小,硬盘能塞10倍甚至更多信息,以后存电影、文档不用愁空间;
- 更省电:动一个漩涡比动一排磁矩耗能少,手机、超级电脑能省电费,连散热成本都能降;
- 量子计算容错:这种稳定的磁结构能帮量子信息抗干扰,就算有点小错误也能稳住——这可是量子计算的“圣杯”之一。
![]()
从“找材料”到“设计材料”:化学思维的突破
以前找这种磁结构都是“大海捞针”:挨个测已知材料有没有漩涡;现在科学家换了思路——理解规律再设计。
知道两种结构“打架”会出漩涡,就能主动配材料,还能预测新组合的效果。以后造这种晶体更便宜,供应链也更稳,不用再到处找现成的“宝贝材料”。
这种“转圈圈的磁铁”,离咱们生活还有点远,但已经摸到了未来科技的边:手机硬盘能塞更多剧,量子电脑能更快落地?
科学家说,这是“化学思维”的胜利——不是光找,而是懂规律再动手。你觉得这种新晶体,最先会用在啥地方?留言区聊聊你的想法~
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.