Потвърдихме теорията за магнитната памет в двумерни материали – сега очакваме увеличение на капацитета на HDD.

Нова експериментална граница: пълен цикъл от екзотични магнетни фази открит в атомно тънък материал

Физици от Университета на Тексас в Остин първи път задокументираха цялостната последователна еволюция на две уникални магнитни състояния, които преди това съществуваха само като отделни фази. Експериментът позволи формирането на стабилни „магнитни островчета“ с размер само няколко нанометра – стъпка към бъдещи суперплътни съхраняващи устройства.

Какво е открито?
1. Фаза Берецински-Костерлица-Тауелс (BKT)

При охлаждане до температури от –150 °C до –130 °C атомно тънкият двумерен материал преминава в BKT‑състояние. В това състояние магнитните моменти образуват двойки взаимосвързани вихри, въртящи се в противоположни посоки. Всеки вихрь е ограничен до размер от няколко нанометра.

2. Шестизначна „часова“ фаза

При по-нататъшно намаляване на температурата материалът преминава във втората фаза – подредена шестисъстояниева (six‑state clock) фаза. Магнитните моменти приемат една от шестте възможни ориентации, наподобяващи стрелките на часовник. Тези състояния са стабилни и дълготрайни, което ги прави потенциално пригодими за записване на информация.

Тези две фази – предвестници едни на други – преди това бяха наблюдавани поотделно, но пълен цикъл все още никой не е възпроизвеждал.

Материал и методи
Експериментът беше проведен върху кристал трисульфид на никел-фосфор (NiPS₃). Резултатите бяха потвърдени както теоретично, така и експериментално с помощта на нелинейна оптична микрополяриметрия.

Научно значение
- Потвърждават фундаменталните модели на двумерен магнетизъм и топологична физика.
- Внесът на советския учен Вадим Берецински, основателят на BKT‑прехода, се потвърждава с практични данни. За развитието на тази теория Нобелова награда 2016 г. беше присъдена на Костерлица и Тауелс.
- Демонстрацията на стабилни наномасивни магнитни вихри в чисто двумерна система отваря нови възможности за управление на магнетизма на атомно ниво.

Перспективи
Учените планират да търсят материали, при които тези екзотични фази се стабилизират при по-високи температури – близо до комнатната. Това може да доведе до създаването на суперкомпактни магнитни наноустройства, прорыв в спинтрониката и нови технологии за съхранение на данни.