磁鐵新物態驚現「半冰半火」奇觀！量子科技應用潛力大

美國布魯克海文國家實驗室的科學家們在特殊磁性材料Sr3CuIrO6（由鍶、銅、銥和氧組成的化合物）中，發現了一種前所未見的物態。這個由Alexei Tsvelik和尹衛國（Weiguo Yin）領導的研究團隊在2016年首次觀測到，當溫度達到特定值並施加外部磁場時，材料會進入這種奇特的「半冰半火」狀態。

這種現象與電子的自旋特性密切相關。研究人員發現，在這種特殊物態下，銅原子位點的自旋呈現完全無序排列（「火」態），而銥原子位點的自旋卻保持高度有序（「冰」態）。更令人驚奇的是，當達到某個臨界點時，兩種狀態會突然互換——銅原子位點變得有序（「冰」態），而銥原子位點轉為無序（「火」態）。

尹衛國表示：「發現具有奇異物理特性的新物態，並理解與控制這些狀態間的轉變，是凝態物理和材料科學的核心課題。解決這些問題可能為量子計算和自旋電子學等技術帶來重大突破。」

研究團隊指出，這種急遽的相變特性在先進製冷技術和量子資訊儲存領域具有潛在應用價值。例如，未來可能發展出以「冰/火」狀態取代傳統0/1二進位的全新儲存方式。

「接下來我們將在具有量子自旋及額外晶格、電荷和軌道自由度的系統中，進一步探索這種冰火現象。」尹衛國興奮地說：「新可能性的大門已經完全敞開！」這項突破性研究已發表於《物理評論快報》期刊。