科学家发现“隔空摩擦”：磁力挑战了延续300年的物理定律

本文介绍了一项突破性实验研究：科学家构建了一个无物理接触的二维磁性系统——上层是自由旋转的磁性微单元阵列，下层是固定磁性层，二者仅靠磁力相互作用。通过调节两层间距，研究人员在不改变外加压力的情况下，精准控制了磁相互作用强度，并实时观测到磁结构在滑动过程中的动态演化。结果发现，摩擦力并非随距离单调变化，而是在中等间距时出现显著峰值；这是因为上下两层磁序存在根本冲突：上层倾向反平行排列，下层倾向平行排列，导致系统处于亚稳态。滑动时磁矩在两种构型间滞后切换，持续耗散能量，从而产生异常高的摩擦。该现象彻底颠覆了传统认知：摩擦不再依赖表面形变或微观接触点，而是源于磁性材料内部自旋的集体重排。理论分析表明，这种‘无接触磁摩擦’天然违背阿蒙顿线性定律，且不涉及磨损、粗糙度或直接接触。其物理机制具有尺度无关性，有望应用于原子级磁材料、微纳机电系统（MEMS/NEMS）、磁悬浮轴承、振动隔离装置等场景；未来还可利用磁滞效应远程、可逆地调控摩擦，催生摩擦超材料、自适应阻尼器和无接触机械控制元件等新技术。这项工作首次将摩擦学与磁学深度耦合，为通过力学测量研究自旋集体行为提供了全新范式。