謝謝你，在世界的角落找到我

圖文 吳庭儀

　　破碎的瓦礫中，血跡斑斑，街道上了了無幾的人影留下這座殘破不堪的城，過往光景不再，彷彿被神遺棄般，死氣沉沉；硝煙裊裊，是人們虔誠的祈禱翳入天聽，仰望熾熱的烈陽，母親不求榮華富貴、不求在亂世中能有個家，只求襁褓中的嬰孩能夠活下去。

　　就像尚未找到歸屬的羅興亞難民一樣，反鐵磁性材料既不具廣義的磁性，也不能夠說是非磁性材料，在材料科學中，它的定位模糊，從微觀角度來看，它有磁矩的序化度，但從巨觀角度來看，因相鄰磁矩成對抵消，以至於沒有淨磁矩產生，導致性質難以被偵測或控制，用更生活化的形容，反鐵磁性和順磁性物質一樣，都不能被磁鐵或磁場吸引，若是想準確分辨反鐵磁姓物質，必須由專業設備和實驗確認。如此看來，反鐵磁材料似乎毫無用武之地？事實並非如此。

　　離散場（stray field）為物質磁化後產生的外露磁場，在磁記憶體的應用中，離散場會讓記憶體元件互相干擾，影響記憶效能，淨磁矩為零讓反鐵磁材料不具有離散場效應，反而更具備應用在記憶體科技的潛力，此外，反鐵磁具有相當強的磁韌性（robustness），本身不容易受到外界影響而翻轉，換言之，反鐵磁性材料不易干擾其他元件，也不易被干擾，且翻轉時間短頻率高（約為皮秒等級）、運算速度快，這些特質使得反鐵磁性材料在學術發展中具有絕佳的潛力，也成為現今許多學者研究的一大重點，只要能掌握其中控制變因的技術，相當於掌握未來記憶科技的關鍵鑰匙。

「天生我材必有用」絕非空談，只要在正確的時間、正確的位置放上正確的人事物，給予足夠的能量，皆能夠產生有效的化學變化，激發出絢爛的火花。曾經，反鐵磁物質看似一無可取，但在21世紀的初期，它脫穎而出，成為學術界的一顆新星，或許一個世紀以後，它可以找尋到正確的歸屬，並帶領人們探索未知的領域；與此同時，難民議題面臨相同困境，無所歸依的流浪，等待著找到歸屬並重新被世界接納的一天。

用電燈開關打電腦？

圖 文 吳庭儀

  「啪！」電燈應聲亮起，斑駁的牆上掛著一張張微微泛黃的老相片，若有似無的缺角，訴說著曾經的輝煌和驕傲；角落那架鬆了弦的直立式鋼琴覆滿厚重的灰塵，胡桃木的漆失去以往的光澤和音色；手指沿著壁紙的裂痕回到電燈開關上，黃白色的平開關刻著小小的零和一，失焦的雙眼陷入沉思，一閃一滅的光就像某種密碼，把歷史寫進量子的時光通道。

 在電腦世界中，語言是由０和１建構而成，利用磁性材料來轉述，就像磁矩的正向和反向可以分別代表０和１，因此，不論是資料的寫入、儲存、讀取和計算等，能夠確認材料內磁矩方向，便能解讀電腦的語言。就像電燈開關一樣，用手掰到零是關、一是開，如果用電流代表手，去感受開關的方向，就能夠確認微觀材料中磁矩的狀態，與半導體技術整合利用電的方式來發展的磁記憶體科技，擁有快速與非揮發的特性，是現今科技發展的潛力股。

而如何用電流探測材料內部磁矩方向呢？隨磁矩與電流的夾角角度不同而使材料電阻值改變便是「異向性磁阻」的特性，如果可以透過外加磁場改變磁化向量與電流方向的夾角，當電流方向與磁矩平行或反平行，如圖中A和C點，此時有最大電阻值，反之，當電流方向與磁矩垂直，如B、D點，電阻值最小。因此，只要測量材料電阻的變化，就能間接知道材料內部的磁矩方向。所以說，電流就像手一樣，在電子元件的尺度下去「感受」磁記憶體內的磁矩方向，試著閉起眼睛在腦海中想像，用手沿著電燈平開關稍微施力，從低摸到高會感受到阻力，反之從高會一路順順的摸到低，利用這種高低阻值的變化，便能一窺磁性材料的本質，如此一來，對磁記憶體是否又更進一步的認識了呢？ 

從磁性物質看生命中的大小事與反轉

圖 文 吳庭儀

鵝黃色的晨光穿過鐵窗框，落在廚房灰白的磁磚上，綠色的大同電鍋伴隨包子的肉香，冒出縷縷白煙；在鐵灰色的冰箱上，來自世界各地的磁鐵壓著一張張生活的痕跡，承載著母親的叮嚀、水電公司的提醒、國外親戚的問候，究竟是甚麼樣的秘密，使得小小一塊磁鐵，能夠背負人生的酸甜苦辣？

生活中的所有物質皆是由原子組成，而原子周圍因電子自轉公轉的電流磁效應而產生了細微的磁場，使原子變成無數個看不見的小磁鐵存在於材料中，而「磁滯曲線」的量測就是用來分析磁性材料的重要方法。

我們試著把分析講得簡單一點吧，右圖便是把鐵磁性材料（廣義的磁性材料）放進變動磁場中迴轉一圈所量測的「磁滯曲線」。如圖中A點和A’點，在具有強大外加磁場的情況下，原子所帶有的小磁矩都被導往同一方向，造成整體的磁矩和最大，稱為「飽和磁化量」；隨著磁場減小來到了與磁化量軸的交點B，這就是平常生活中的磁鐵沒有外加磁場的狀態，這時磁鐵仍具有磁矩（故稱為「殘磁」），有了殘磁就是為什麼磁鐵可以吸在冰箱上的原因啦；而隨著磁場的大小來到曲線與磁場軸的交點C，物體磁矩和為零，表示磁鐵在這個情況下是沒有淨磁矩的，這時對應到的磁場大小稱為「矯頑磁場」，過了這個磁場後就表示，小磁鐵們即將要翻轉到另一個相反方向；此外，只要是從完全磁化的狀態開始反轉外加磁場大小，都會讓小磁矩們經歷一樣的反轉過程，所以由正到負和由負到正的路徑不會重疊，而是會對稱最後形成一個迴圈，也就是磁滯曲線中「磁滯」一詞的由來。