科学家创造出“量子球状闪电”？！近日 ， 新华社报道“量子球状闪电”被造出 ， 极具科幻大片色彩 ， 攫住不少眼球 ， 被多家网站转载 ， 然而研究却和闪电没有一点关系 。
其实 ， 此次报道的发表于美国《科学进展》上的研究 ， 既没有阐明出球状闪电的发生机理 ， 也没有在量子世界里再现球状闪电 ， 业内人士揶揄此篇报道中的球状闪电是“脑补的” 。 那么这篇论文究竟做了哪些研究？获得了哪些创造性进展呢？
没有“闪电” ， 主角是斯格明子
该论文原题为《在三维斯格明子中合成电磁节》 ， 其中根本没有讨论闪电 ， “故事”的主角是一种被称为“斯格明子”的“粒子” 。 斯格明子远没有“上帝粒子”“天使粒子”那么“有名” ， 但同样也被科学家探求了几十年 。 “斯格明子并不是62种基本粒子之一 ， 它是基于材料中的固有相互作用 ， 形成的一种基本磁性单元 。 ”清华大学副教授于浦解释 。 资料显示 ， 英国物理学家托尼·斯格明于1962年首次预言这种粒子的存在 。 但直到2009年 ， 德国物理学家缪保尔等才观测到磁性斯格明子存在的实验证据 。
斯格明子的证实让信息社会为之一振 。 现代硬盘的磁性单元约为100纳米 ， 斯格明子这一磁性单元在尺度上可以仅为几纳米 ， 这将使得磁性存储的载体变得更小 。 在可以预见的未来 ， 以斯格明子为单元的TB级别（万亿字节）的硬盘可能只有纽扣大小 。
“在非常微弱的电流驱动下 ， 它就能高效运动 ， 这将使得斯格明子作为信息载体在存取信息时速度更快 。 ”清华大学物理系助理教授江万军解释道 。 此外 ， 在断电的情况下 ， 信息也可以得到完整保存 ， 因而斯格明子被认为是下一代高密度、高速度、低耗能、非易性的自旋存储器件中的优良信息载体 ， 从而得到业界广泛关注 。
我国科学家在该领域正在深入探索 ， 并取得了多个原创性成果 。 为了研究以斯格明子为单元的自旋存储以及逻辑器件 ， 国家重点研发计划纳米专项支持了斯格明子的相关研究 ， 江万军也参与其中 。
获得更多斯格明子的新途径
在电子显微镜下 ， 斯格明子宛如物质整体中的一个个“小蜂巢” ， 如何让这些“蜂巢”在材料体系中变得更多、更小 ， 是目前探索新型自旋存储材料的关键问题之一 。 “当电子跑进斯格明子后 ， 电子的运动方式就不一样了 ， 倾向于跟着斯格明子运动 。 ”江万军说 。 可以想象 ， 斯格明子更像是一种“金钟罩”的概念 。
过往对新材料体系的获取 ， 多是通过各种方法对材料体系的整体进行调整 ， 使其产生斯格明子 。 例如 ， 通过打破界面反演对称性破缺 ， 江万军等人首先证明了在重金属/铁磁体的磁性纳米材料中也可产生斯格明子 。 该材料体系中的磁性斯格明子在理论尺度上可以做到更小（3纳米左右） ， 并能在室温下稳定存在 。
“传统的固体里面 ， 通过控制材料的内禀特性来控制电子自旋的状态 ， 就可以制备出斯格明子” ， 于浦解释 ， 而此次的研究却是通过操作原子状态实现的 。
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