Підтвердили теорію магнітної пам’яті у двовимірних матеріалах — тепер очікуємо зростання ємності HDD.

Новий експериментальний рубіж: повний цикл екзотичних магнітних фаз відкрито у атомно тонкому матеріалі

Фізики з Техаського університету в Остіні вперше зафіксували повністю послідовну еволюцію двох унікальних магнітних станів, які раніше існували лише як окремі фази. Експеримент дозволив сформувати стійкі «магнітні островки» розміром всього кілька нанометрів – крок до майбутніх надплотних накопичувачів даних.

Що було виявлено?
1. Фаза Березинського‑Костерліца‑Таулеса (BKT)

При охолодженні до температур від –150 °C до –130 °C атомно тонкий двовимірний матеріал переходить у стан BKT. У цьому стані магнітні моменти утворюють пари взаємопов'язаних віхрів, що обертаються у протилежних напрямках. Кожен віхр обмежений розміром кількох нанометрів.

2. Шестистатна «годинникова» фаза

При подальшому зниженні температури матеріал переходить до другої фази – упорядкованої шести­станкової (six‑state clock) фази. Магнітні моменти приймають одну із шести можливих орієнтацій, що нагадують стрілки годинника. Ці стани стабільні й довговічні, що робить їх потенційно придатними для запису інформації.

Ці дві фази – попередники одне одного – раніше спостерігалися окремо, але повний цикл ще ніхто не відтворював.

Матеріал і методи
Експеримент проведено на кристалі трисульфиду нікель‑фосфору (NiPS₃). Результати підтверджені як теоретично, так і експериментально за допомогою нелінійної оптичної мікрополяриметрії.

Наукове значення
- Підтверджують фундаментальні моделі двовимірного магнетизму та топологічної фізики.
- Внесок радянського вченого Вадима Березинського, засновника переходу BKT, підтверджується практичними даними. За розвиток цієї теорії Нобелівська премія 2016 р. була присуджена Костерліцу та Таулесу.
- Демонстрація стійких наномірних магнітних віхрів у чисто двовимірній системі відкриває нові можливості для управління магнетизмом на атомному рівні.

Перспективи
Вчені планують шукати матеріали, де ці екзотичні фази стабілізуються при вищих температурах – ближче до кімнатної. Це може призвести до створення надкомпактних магнітних наноприлегень, проривів у спінтроніці та нових технологій зберігання даних.