Au demonstrat teoria memoriei magnetice în materiale bidimensionale – acum așteptăm creșterea capacității HDD.

Un nou prag experimental: ciclul complet al fazelor magnetice exotice a fost descoperit într-un material atomar subțire

Fizicienii din Universitatea Texasului din Austin au înregistrat pentru prima dată evoluția completă și secvențială a două stări magnetice unice, care anterior exista doar ca faze separate. Experimentul a permis formarea de „insule magnetice” stabile cu dimensiuni de doar câteva nanometri – un pas spre viitoarele acumulatoare de date superdense.

Ce a fost descoperit?
1. Faza BKT (Berezinsky–Kosterlitz–Thouless)

La răcirea la temperaturi între –150 °C și –130 °C, materialul atomar subțire 2D intră în starea BKT. În această stare momentele magnetice formează perechi de vortici interconectați care se rotește în direcții opuse. Fiecare vortic este limitat la dimensiuni de câteva nanometri.

2. Faza „ceasului” cu șase stări

La o scădere suplimentară a temperaturii, materialul trece într-o a doua fază – faza cu șase stări (six‑state clock). Momentele magnetice adoptă una dintre cele șase orientări posibile, reminiscentă de săgețile unui ceas. Aceste stări sunt stabile și durabile, făcându-le potențial potrivite pentru stocarea informației.

Aceste două faze – prevestitoare una a cealaltă – au fost observate anterior separat, dar ciclul complet nu a fost reprodus încă.

Material și metode
Experimentul a fost realizat pe un cristal de trisulfid de nichel-fosfor (NiPS₃). Rezultatele sunt confirmate atât teoretic, cât și experimental prin micropolarimetrie optică nonlinară.

Semnificație științifică
- Confirmă modelele fundamentale ale magnetismului 2D și fizicii topologice.
- Contribuția lui Vadim Berezinsky, fondator al tranziției BKT, este susținută de date practice. Pentru dezvoltarea acestei teorii, Premiul Nobel din 2016 a fost acordat Kostelici și Taulescu.
- Demonstrarea vorticului magnetice nano-stabile într-un sistem pur 2D deschide noi posibilități pentru controlul magnetismului la nivel atomic.

Perspective
Cercetătorii planifică să caute materiale în care aceste faze exotice se stabilizează la temperaturi mai ridicate – aproape de temperatura camerei. Aceasta ar putea conduce la crearea unor dispozitive magnetice nano-supercompacte, la progrese în spintronic și la noi tehnologii de stocare a datelor.