你或許曾與冰箱磁鐵互動，但了解其磁性起源卻是一種未知的領域。在科學的探索中，日本物理學家長岡洋介於1966年提出了一種透過電子舞蹈創造磁性的奇異方法。如今，一群物理學家在一種僅六個原子厚的工程材料中成功實作了長岡鐵磁性，這一發現標誌著長達五十年的尋找的最新進展。
傳統的鐵磁性主要是因為電子之間的相互排斥。想象一下兩個帶有負電荷的電子並排坐著，它們會因為相互排斥而保持距離。在外部磁場的影響下，這種排斥現象可能足夠強大，使電子自旋像小磁鐵一樣排列，從而在材料中產生宏觀磁場。
然而，長岡洋介提出的理論表明，交換交互作用可能並非是賦予材料磁性的唯一途徑。他構想了一個方形的二維晶格，每個位點只有一個電子。透過計算移除一個電子的影響，他得出了當晶格的電子自旋全部對齊時，晶格總能量處於最低水平的結論。
研究人員透過試驗單層原子片創造了長岡磁性，這些原子片可以堆疊形成復雜的莫耳紋圖案。這種莫耳紋結構從根本上改變了電子的行為，引發了材料行為的巨大變化。實驗中，莫耳紋材料表現出一種與預期相反的行為：只有當電子比晶格位多50%時，材料才表現出更強的鐵磁性。
實驗結果表明，交換交互作用似乎並不是驅動莫耳紋材料磁性的唯一力量。這一現象的解釋歸結為電子的運動，透過在空間中擴散降低它們的動能，導致電子之間的量子態重疊。在材料中，當莫耳紋晶格中的電子多於晶格位點時，形成了雙子的雙電子組合，導致局部鐵磁區域的產生。
盡管這種材料在常溫下無法表現出鐵磁性，但研究人員認為這種發現仍然為探索電子在固體中行為提供了新的視角。長岡洋介的理論得到了部份驗證，但莫耳紋材料的行為仍有待深入研究。與理論物理學家的合作可能揭示這種奇特磁性背後的動力學機制，甚至為超導性的新機制指明方向。
