你或许曾与冰箱磁铁互动，但了解其磁性起源却是一种未知的领域。在科学的探索中，日本物理学家长冈洋介于1966年提出了一种通过电子舞蹈创造磁性的奇异方法。如今，一群物理学家在一种仅六个原子厚的工程材料中成功实现了长冈铁磁性，这一发现标志着长达五十年的寻找的最新进展。
传统的铁磁性主要是因为电子之间的相互排斥。想象一下两个带有负电荷的电子并排坐着，它们会因为相互排斥而保持距离。在外部磁场的影响下，这种排斥现象可能足够强大，使电子自旋像小磁铁一样排列，从而在材料中产生宏观磁场。
然而，长冈洋介提出的理论表明，交换相互作用可能并非是赋予材料磁性的唯一途径。他构想了一个方形的二维晶格，每个位点只有一个电子。通过计算移除一个电子的影响，他得出了当晶格的电子自旋全部对齐时，晶格总能量处于最低水平的结论。
研究人员通过试验单层原子片创造了长冈磁性，这些原子片可以堆叠形成复杂的摩尔纹图案。这种摩尔纹结构从根本上改变了电子的行为，引发了材料行为的巨大变化。实验中，摩尔纹材料表现出一种与预期相反的行为：只有当电子比晶格位多50%时，材料才表现出更强的铁磁性。
实验结果表明，交换相互作用似乎并不是驱动摩尔纹材料磁性的唯一力量。这一现象的解释归结为电子的运动，通过在空间中扩散降低它们的动能，导致电子之间的量子态重叠。在材料中，当摩尔纹晶格中的电子多于晶格位点时，形成了双子的双电子组合，导致局部铁磁区域的产生。
尽管这种材料在常温下无法表现出铁磁性，但研究人员认为这种发现仍然为探索电子在固体中行为提供了新的视角。长冈洋介的理论得到了部分验证，但摩尔纹材料的行为仍有待深入研究。与理论物理学家的合作可能揭示这种奇特磁性背后的动力学机制，甚至为超导性的新机制指明方向。
