奇怪的准晶体随着电子的变化而显着改变其磁性

该材料的总磁性可以从零变为很多，只需很小的变化。

二十面体准晶体，其磁动量处于铁磁（黄色）或反铁磁（蓝色）状态。

图片来源：东京理科大学的 Farid Labib

准晶体是非常有趣的实体。它们具有有序的结构，但不重复，因此顾名思义，它们几乎像晶体，但又不完全一样。这种差异当然不是缺点，因为准晶体经常展现出普通或花园材料梦寐以求的特性。日本研究人员正在研究的一种真正不寻常的准晶体就是这种情况。

这是首次探索这种特殊准晶体的磁性，研究表明它们非常独特。该团队相信，这一突破正在将凝聚态物理和准晶体研究领域推向全新的领域。研究人员相信，它可以为新的、更先进的电子设备，甚至磁制冷技术铺平道路。

所讨论的准晶体是由金、镓和铽制成的。其中一个结构是二十面体（具有 20 个面的 3D 图形）以及立方体近似晶体 (AC)。两人都是蔡系。这些准晶体和近似晶体由四个同心壳组成，中心有一个四面体。四面体是一种金字塔形状，其中所有四个面都是三角形。

接下来是磁性部分。这些准晶体不遵循经典的海森堡铁磁性模型，预计它们的磁性纳米图案是漩涡或涡流。每个微小晶体的图案就像许多小磁极缠绕在一个中心区域。这类似于龙卷风或旋风，因此被描述为“旋转磁力”。

这可能看起来已经相当复杂，但我们才刚刚开始。用《侏罗纪公园》中塞缪尔·杰克逊 (Samuel L. Jackson) 的不朽名言来形容：“抓紧你的屁股”。 

根据每个原子可用电子的数量（e/a 比率），这些准晶体的磁性是狂野的。比率高于 1.9 时，晶体是所谓的自旋玻璃，因此原子的所有磁矩都是随机相互作用的。

在此之下，事情就变得有趣了。比率约为 1.8，该材料具有很强的旋转铁磁性 - 磁矩全部对齐，晶体被磁化并保持磁化状态。 

但如果该比率低于 1.7，就会发生第三种情况。该结构变成旋转的反铁磁体。它的磁矩全部抵消，总磁性为零。

这些奇怪的现象都发生在比绝对零高几度的地方。它表明，二十面体准晶体 (iQC) 及其交流晶体的磁性行为远非简单。

“这些结果为了解非海森堡 Tsai 型交流电中磁相互作用之间复杂的相互作用提供了重要的见解。它们为理解非海森堡交流电以及尚未发现的非海森堡 iQC 的有趣特性奠定了基础。 ”，东京理科大学的资深作者田村龙二教授在一份声明中说。

像这样的准晶体被认为是未来技术中内存存储的潜在单元，因此了解它们的磁性行为对于实际将它们用于此类设备至关重要。

该研究发表在《今日材料物理学》杂志上。