科学家发现“半冰半火”物质新相态

    物理学家发现了一种新的物质相态，被称为“半冰半火”，可能为量子计算等领域取得新进展创造机会。

    新相态结合了原子内部电子的大量“向上”自旋（高度有序，被称为冷循环）和大量“向下”自旋（高度无序，被称为热循环），新相态的昵称“半冰半火”即由此而来。

    “半冰半火”是一项重大发现，不仅因为它新颖，而且因为它能在合理的温度下产生相态之间的急剧转换。这是美国布鲁克黑文国家实验室同一支研究团队2016年首次观察到的“半火半冰”相态的孪生相态。

    研究人员在对一种名为亚铁磁体的磁性材料进行研究时首次发现了“半冰半火”相态。亚铁磁体的原子群具有相反的磁矩，但是由于这些原子群不相等，所以仍然存在一些磁化。

    研究团队是在一种特殊亚铁磁体（由锶、铜、铱和氧组成的化合物）中观察到“半冰半火”相态的。该团队最初也是在同一种材料中发现“半火半冰”相态的，他们将材料放置在外部磁场中，在亚铁磁体内诱发了这种现象。在“半火半冰”相态中，铜位点上的自旋呈现热激发状态且具有较小的磁矩，而铱位点则产生冷自旋并具有较大的磁矩。

    研究人员在工作中发现，“半火半冰”还有一种隐藏的相反相态：在此相态下，热自旋和冷自旋交换位置。研究团队发现了一个极窄的温度范围，在该温度范围内，物质相态会发生转换。这对很多领域都有积极的影响。

    商业上，这种超灵敏的相态转换可能带来制冷技术的进步。人类甚至有可能利用相态本身开发出存储量子信息的新方法。

    （新华网 4.7）