Αποδείχθηκε η θεωρία της μαγνητικής μνήμης σε 2-διάστατα υλικά – τώρα περιμένουμε αύξηση χωρητικότητας HDD.

Νέο πειραματικό όριο: ο πλήρης κύκλος εξωτικών μαγνητικών φάσεων εντοπίστηκε σε ατμο-υποτελικό υλικό

Οι φυσικοί από το Πανεπιστήμιο του Τεξας στο Όστιν καταγράψαν για πρώτη φορά την πλήρως διαδοχική εξέλιξη δύο μοναδικών μαγνητικών καταστάσεων, οι οποίες προηγουμένως υπήρχαν μόνο ως ξεχωριστές φάσεις. Το πείραμα επέτρεψε τη δημιουργία σταθερών «μαγνητικών νησίδων» με μέγεθος μόλις λίγα νανομέτρα – ένα βήμα προς τα μελλοντικά υπερσυρτά αποθηκευτικά μέσα δεδομένων.

Τι ανακαλύφθηκε;
1. Φάση BKT (Berezinsky‑Kosterlitz‑Thouless)

Καθώς το υλικό ψύχεται σε θερμοκρασίες από –150 °C έως –130 °C, το ατμο-υποτελικό διάνυσμα υλικό μεταβαίνει στην κατάσταση BKT. Σε αυτήν την κατάσταση τα μαγνητικά moments σχηματίζουν ζεύγη διασυνδεδεμένων ροών που περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Κάθε ροή περιορίζεται σε μερικά νανομέτρα.

2. Έξι-κατάσταση «ωρολόγιο»

Με περαιτέρω ψύξη το υλικό μεταβαίνει στη δεύτερη φάση – μια οργανωμένη έξι‑καταστατική (six‑state clock) φάση. Τα μαγνητικά moments παίρνουν μία από τις έξι δυνατές προσανατολίσεις, θυμίζοντας βέλη ενός ρολογιού. Αυτά τα στάδια είναι σταθερά και διαρκούν πολύ, καθιστώντας τα δυνητικά κατάλληλα για αποθήκευση πληροφοριών.

Αυτές οι δύο φάσεις – προγνώστες η μία της άλλης – είχαν παρατηρηθεί προηγουμένως ξεχωριστά, αλλά ο πλήρης κύκλος δεν έχει ακόμη αναπαραχθεί.

Υλικό και μέθοδοι
Το πείραμα διεξήχθη σε κристαλικό τριθιοπυρίδιο νικέλιο‑φωσφόρου (NiPS₃). Τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά με τη χρήση μη γραμμικής οπτικής μικροπολυμετρίας.

Επιστημονική σημασία
- Επιβεβαίωση των θεμελιωδών μοντέλων διάνυσματος μαγνητισμού και της τοπικής φυσικής.
- Η συμβολή του σοβιετικού επιστήμονα Βαδίμα Μπερεζίνσκι, ιδρυτή της μετάβασης BKT, επιβεβαιώνεται με πρακτικά δεδομένα. Για την ανάπτυξη αυτής της θεωρίας η Νόμπελ προίθεσε το βραβείο 2016 έτους στους Κοστερλίτσ και Τάουλεν.
- Η επίδειξη σταθερών νανομετρήματων μαγνητικών ροών σε καθαρά διάνυσμα συστήματα ανοίγει νέες δυνατότητες για τον έλεγχο του μαγνητισμού στο ατομικό επίπεδο.

Προοπτικές
Οι επιστήμονες σχεδιάζουν να αναζητήσουν υλικά όπου αυτές οι εξωτικές φάσεις θα σταθεροποιούνται σε υψηλότερες θερμοκρασίες – πιο κοντά στους δωματίους. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία υπερσυρτών μαγνητικών νανομηχανημάτων, επαναστάσεων στην spintronics και νέων τεχνολογιών αποθήκευσης δεδομένων.