磁铁驱动着我们这个痴迷于小工具的世界。但天然磁性金属的数量有限，而且其中一些非常稀有。
但现在，研究人员在室温下成功地用两种非磁性金属——铜和锰——制造出了磁铁。
这项发现为一类可能对微型电子产品和传感器有用的新材料打开了大门。
大自然的磁铁
大多数材料在置于磁场中时都会表现出某种形式的磁性。就像微小的指南针一样，电子会指向磁场的方向。在铁磁体或永磁体的情况下，即使关闭磁场，这些指南针也会保持对齐状态。
大多数使用磁铁的产品——扬声器、电机、电子产品——都含有铁、钴、镍或它们的合金。但这种天然磁性元素的有限列表限制了它们的应用，因此研究人员正转向合成磁铁。
从分子到磁铁
为了尝试从铜和锰中提取磁性，科学家们转向了一种奇特的碳分子，称为富勒烯。富勒烯是足球形状的分子，完全由碳原子构成，它们在这种情况下很有用，因为它们的电子亲和力——它们会从相邻的金属中吸取电子。
为了制造磁铁，研究人员将一层薄薄的富勒烯，然后一层薄薄的铜或锰，沉积在一个非磁性芯片上。resulting stack 仅有 20 纳米厚，研究人员能够证明，即使将其从磁场中移开，它也能保持其磁性对齐。磁化强度很弱——不足以吸住你的冰箱——但它代表了在室温下铜和锰的铁磁性首次被证明。这项结果发表在《自然》杂志上。
堆叠的表面
接下来，研究人员精确地检查了这些材料是如何产生磁性的。更高的金属层和富勒烯层交替堆叠，磁性更强，这表明磁性起源于层之间的界面。
为了验证这种所谓的界面磁性，研究人员采用了被称为 μ 子自旋旋转（muon spin rotation）的非常规技术。通过将 μ 子（一种也具有指南针状自旋的亚原子粒子）埋在多层堆栈不同深度，并观察 μ 子自旋如何重新定向，他们可以测量局部磁场的强度。
金属/富勒烯界面处的 μ 子经历了最强的旋转，这表明是那里的电子产生了磁性。
未来的道路
金属/富勒烯结构的磁性比铁弱约 30 倍。但首席作者 Oscar Cespedes 认为还有很大的改进空间。“铜几乎是你所能想象到的最不具磁性的物质了，”他说。这意味着许多其他材料的组合也应该会表现出这种效应。“我们需要找到分子和金属的正确组合来最大化这种效应。”
目前，磁铁的许多工业和技术应用都需要稀土元素，例如钕。这些稀土元素主要在中国开采，因此越来越昂贵。由铜和碳等易得材料制成的永磁体可以为更环保的技术铺平道路，减少我们对外国矿产的依赖。
此外，由于富勒烯具有生物相容性，并且可以在化学实验室中制造，因此有机磁性是目前一个热门的研究领域。铜/富勒烯磁铁可用于医疗应用，例如在 MRI 扫描中，而不会像目前的 MRI 造影剂那样带来毒性。
