
目前最強的永磁體中含有釹和鐵等元素。然而,釹的性質和已知磁體又有很大區別,這對研究人員造成了很大困擾。
據《科學》雜誌報導,荷蘭內梅亨大學和瑞典烏普薩拉大學的物理學家們近日證實,釹的行為與「自誘導自旋玻璃」類似:許多微小的旋轉磁體組成了波動的海洋,磁體以不同的速度循環,並隨著時間的推移不斷演化。認識這種新型磁性行為,有助於深化研究人員對化學元素的理解,並最終為人工智慧新材料的開發奠定基礎。
磁體包含北極和南極,仔細觀察一個普通的冰箱貼,你會發現許多原子磁體(自旋),它們都沿著同一方向排列,由此定義了北極和南極。合金材料與冰箱貼完全不同,它們是一種「自旋玻璃」,自旋的方向是隨機的。藉助無定形的演化結構,自旋玻璃將磁性與液體、凝膠等軟物質建立了聯繫。
自旋玻璃有時存在於非晶結構的合金材料中,但從未出現在元素周期表的純元素中。令人驚訝的是,內梅亨大學的研究人員發現稀土元素釹完美有序的原子自旋形成了可不斷改變的螺旋模式。他們認為,這是一種新的物質狀態表現,稱之為「自誘導自旋玻璃」。
助理教授Daniel Wegner解釋說:「隧道掃描顯微鏡讓我們能夠看到單個原子的結構,並分辨出原子的南北極。隨著高精度成像技術的進步,我們又發現了釹的獨特行為,這並非一件容易的事情。」
Alexander Khajetoorians教授等的發現開啟了一種新的可能性,即這種複雜的自旋玻璃磁性行為也可能在其他新材料中出現。
Khajetoorians說:「新發現將完善教科書中關於物質基本屬性的知識體系,也將為新理論的發展提供試驗場。例如,我們可以將物理學和理論神經科學等學科聯繫起來。釹的複雜磁性行為有望作為模仿人工智慧基本行為的平台。所有可以存儲在這種材料中的複雜模式都可以與圖像識別關聯起來。」
隨著人工智慧技術的快速發展,巨大的能耗成為不可忽視的短板。在硬體上創造能夠直接執行類腦任務的材料需求越來越大。
Khajetoorians說:「用簡單的磁體建造出一台有大腦靈感的電腦?這是不可能完成的任務。現在,我們為這個任務找到了候選材料。」