交变磁性实验证明

长期以来，科学家们将铁磁性和反铁磁性视为两类磁性材料。早在2019年，美因茨约翰内斯古腾堡大学（JGU）的研究人员就假设了第三类磁性，称为交变磁性。从那以后，这种互变磁性一直是专家们激烈争论的主题，一些人对其存在表示怀疑

最近，由JGU的Hans-Joachim Elmers教授领导的一组实验研究人员首次在DESY（德国电子同步加速器）测量到了一种被认为是交变磁性特征的效应，从而为第三种磁性的存在提供了证据。研究结果发表在《科学进展》杂志上

交变磁性：一种新的磁相

虽然我们都从冰箱磁体中知道铁磁体的所有磁矩都在同一方向上排列，但反铁磁体的磁矩是交替的。因此，在宏观层面上，反铁磁体的磁矩相互抵消，因此没有外部磁场——这会导致由这种材料制成的冰箱磁体从冰箱门上脱落

交变磁体中的磁矩在定向方式上有所不同。Hans-Joachim Elmers教授解释道：“交替磁体结合了铁磁体和反铁磁体的优势。它们相邻的磁矩总是彼此反平行，就像反铁磁体一样，因此没有宏观磁效应，但同时，它们表现出自旋极化电流——就像铁磁体一样。”，JGU物理研究所磁学组组长

以均匀自旋向同一方向运动

电流通常会产生磁场。然而，如果将交变磁体视为一个整体，在所有方向上对电子带中的自旋极化进行积分，则很明显，尽管存在自旋极化电流，但磁场必须为零。另一方面，如果注意力局限于那些沿特定方向移动的电子，那么结论是它们必须具有均匀的自旋

埃尔默斯补充道：“这种排列现象与空间排列或电子的位置无关，只与电子速度的方向有关。”。由于速度（v）乘以质量（M）等于动量（P），物理学家在这种情况下使用“动量空间”一词。过去，由Jairo Sinova教授和LiborŠmejkal博士领导的JGU理论小组预测了这种影响

使用动量电子显微镜获得的证据“我们的团队是第一个通过实验验证这种效果的，”Elmers说。研究人员使用了一种经过特殊改装的动量显微镜。在他们的实验中，研究小组将一层薄薄的二氧化钌暴露在X射线下。由此产生的电子激发对于它们从二氧化钌层的发射和它们的检测是足够的

根据速度分布，研究人员能够确定二氧化钌中电子的速度。利用圆偏振X射线，他们甚至能够推断出自旋方向

对于他们的动量显微镜，研究人员改变了通常用于标准电子显微镜观察的焦平面。他们的探测器显示的不是氧化钌膜表面的放大图像，而是动量空间的表示

“不同的动量出现在探测器的不同位置。更简单地说，电子在一层中移动的不同方向由探测器上相应的点表示，”Elmers说

交替磁性也可能与自旋电子学有关。这将涉及在动态随机存取存储器中使用电子的磁矩而不是它们的电荷。因此，存储容量可以显著增加

Elmers建议：“我们的结果可能是解决自旋电子学领域的一个重大挑战的解决方案。”。“利用可变磁体的潜力将使读取基于电子带中自旋极化的存储信息变得更容易。”