陈根：物质存在的第五种状态，自感旋转玻璃态_风闻

文/陈根

随着科学研究的不断深入，我们会越来越感到人类所拥有与建立的知识的有限性。比如，当前我们大多数人都了解物质的四种经典状态（固、液、气、等离子体），但荷兰拉德堡德大学和瑞典乌普萨拉大学的物理学家们，最近发现了一种新的物质形态——“自感旋转玻璃态**”（self-induced spin glass）。**这项研究已经发表在近日出版的《科学》（Science）期刊上。

研究配图 - 1：普通磁铁与自旋玻璃态的区别

通常，当材料原子中的电子都朝相同方向旋转时，就会产生磁性。但在自旋玻璃态下，原子磁体是沿着随机方向无序旋转的。在这之前曾有科学家研究发现过这种现象，但仅在某些合金中发现了“旋转玻璃态”。单数新研究却发现，这种状态也自然存在于纯钕（neodymium）金属中。因此，为了将钕中的这种状态与合金区分开来，科学家将这种新状态称作“自感旋转玻璃态”。而且论文的作者 Daniel Wegner 表示，借助于他们的研究，我们能够看到单个原子结构，并且可以分辨出它的两极。

钕因具有奇特的磁性而被人们所熟知，但要研究钕却不是一件容易的事情。该研究团队借助于扫描隧道显微镜（STM）对钕进行研究检查，结果发现钕涡旋中的原子自旋更像是一个螺旋、甚至怪异到以不同的速度旋转，这意味着螺旋的形状是不断变化的。

研究配图 - 2：Spin-Q glass

尽管对钕的研究并不是一件容易的事情，但随着高精成像技术的进步以及针对纯钕自感旋转玻璃态的深入研究，还是能有办法找到并解决磁性结构中难以难以置信的微小变化。而当前的这项发现暗示着纯钕可能不是唯一具有自感旋转玻璃态的物质，同样的形态也可能隐藏在其它元素中。