在传统的磁体中，小的磁性成分彼此对齐以产生强磁场。相比之下，新发现的磁铁类型& # 8212；单线态磁体& # 8212；具有突然出现和消失的场，导致不稳定的力。
在正常的磁性材料中，密集的磁矩试图与其邻居对齐(左)；相比之下，在基于单线态的材料中，不稳定的磁矩会突然出现或消失，并以排列成团的方式相互粘附(右图)。影像学分:苗霖，纽约大学。
单线态磁体的想法可以追溯到20世纪60年代，基于一种理论，这种理论与长期以来人们对传统磁体的认识形成鲜明对比。
一个典型的磁体包含大量微小的“磁矩”，这些磁矩与其他磁矩锁定在一起，共同产生磁场。将该组件暴露于热将消除磁性；这些小时刻将会保留。但它们会指向随机的方向，不再对齐。
相比之下，50年前的一个开创性想法认为，一种没有磁矩的材料仍然有可能成为磁铁。这听起来不可能，但它之所以有效，是因为一种被称为“自旋激子”的临时磁矩，当电子在正确的条件下相互碰撞时，这种磁矩就会出现。
“单个自旋激子往往会在短时间内消失，但当你有很多个自旋激子时，理论表明它们可以相互稳定，并以某种级联的方式催化更多自旋激子的出现，”第一作者、纽约大学研究员安德鲁·雷博士说。
在新的研究中，瑞博士和他的同事试图揭示这一现象。
几个候选人可以追溯到20世纪70年代，但都很难研究，磁性只有在极低的温度下才稳定。
利用中子散射、X射线散射和理论模拟，物理学家们在更坚固的磁体锑化铀USb2的行为和单线态磁体的理论特性之间建立了联系。
“在过去的几十年里，这种材料一直是一个谜& # 8212；第一作者、纽约大学博士后研究员苗霖博士说:“众所周知，磁场和电流在磁场中相互作用的方式很奇怪，只有在这种新的分类方法出现后，这种方式才有意义。
特别是，研究小组发现USb2含有这种磁性的关键成分& # 8212；尤其是一种被称为“浑沌”的量子力学特性，它控制着电子如何产生磁矩。
“最近有大量关于使用磁铁和磁性来改进数据存储技术的研究，”瑞博士说。
“基于单线态的磁体应该在磁性相和非磁性相之间有更突然的转变。你不需要做太多工作就能让材料在非磁性和强磁性状态之间翻转，这对电脑内部的功耗和切换速度都有好处。”
该发现发表在《自然通讯》杂志上。
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苗霖等人，2019年。高温单线态磁性来自洪德规则关联。《自然通讯》第10期，文章编号:644；doi:10.1038/s 14467-019-08497-3