首次成像新型磁性：交變磁體的奧秘

交變磁性是一種獨特的磁有序形式，在這種形式中，構成磁性的微小基本單元與相鄰單元呈反平行排列，不過，承載每個單元的結構相較於相鄰結構有所旋轉。諾丁漢大學的彼得·瓦德利教授及其團隊現已證實，這種新型磁性確實存在，且能在微觀裝置中得到控制。

碲化錳中交變磁序向量的測繪。圖片來源：Amin等人，doi: 10.1038/s41586-024-08234-x 。

磁性材料廣泛應用於大多數長期計算機儲存器以及最新一代的微電子裝置中。

這不僅是一個規模龐大且至關重要的產業，也是全球碳排放的一大來源。

若以交變磁性材料取代關鍵元件，不僅能大幅提升速度與效率，還有望大幅降低我們對傳統鐵磁技術所需的稀有且有毒重金屬元素的依賴。

交變磁體將鐵磁體和反鐵磁體的優良特性集於一身。

它們有望使微電子元件和數字儲存器的速度提升千倍，同時更加穩定且節能。

瓦德利教授表示：『交變磁體的磁矩與相鄰磁體呈反平行排列。』

『然而，承載這些微小磁矩的晶體的每個部分都相對於相鄰部分有所旋轉。這就像是帶有「特殊扭轉」的反鐵磁性！但這個細微差異卻有著重大影響。』

諾丁漢大學的奧利弗·阿明博士稱：『我們的實驗工作在理論概念與實際應用之間架起了一座橋樑，希望能為開發實用的交變磁性材料指明方向。』

這項新的實驗研究是在瑞典的MAX IV國際設施中進行的。

該設施形似一個巨大的金屬甜甜圈，是一種名為同步加速器的電子加速器，可產生X射線。

將X射線照射在磁性材料上，再用一種特殊顯微鏡檢測材料表面釋放出的電子。

這樣就能以奈米級的解析度呈現出材料內部的磁性影象。

諾丁漢大學博士生阿爾弗雷德·達爾·丁表示：『能率先觀察到這種極具潛力的新型磁性材料的效應和特性，既是一項極具回報性，同時也充滿挑戰的殊榮。』

該團隊的研究成果發表在《自然》期刊上。

O.J. Amin等人，2024年。碲化錳中交變磁性的奈米級成像與控制。《自然》636卷，348 - 353頁；doi: 10.1038/s41586-024-08234-x 。