Megmutatták a mágneses memória elméletét 2‑dimenziós anyagokban – most várjuk az HDD kapacitásának növekedését.

Új kísérleti határ: teljes ciklusú egzotikus mágneses fázisok felfedezve atomosan vékony anyagban

A Texas Egyetem fizikai kutatói először rögzítették két egyedi mágneses állapot teljes sorozatos evolúcióját, amelyek korábban csak különálló fázisként léteztek. A kísérlet lehetővé tette stabil „mágneses szigetek” kialakítását néhány nanométer méretben – egy lépés a jövőbeli szuper sűrű adatmegtartók felé.

Mi lett felfedezve?
1. BKT (Berezinsky‑Kosterlitz‑Thouless) fázis

-150 °C és -130 °C közötti hűtéskor az atomosan vékony kétdimenziós anyag átmenetet hajt végre a BKT állapotba. Ebben az állapotban a mágneses momentumok páros, egymással összefüggő forgó viharokat alkotnak, amelyek ellentétes irányban forognak. Minden vír egy néhány nanométer méretű területre korlátozódik.

2. Hat állapotú „óra” fázis

- További hőmérsékletcsökkenés után az anyag átmenetet hajt végre a második, rendelt hat állapotú (six‑state clock) fázisba. A mágneses momentumok egy-egy hat lehetséges orientációt vesznek fel, amelyek hasonlítanak az óra mutatóira. Ezek az állapotok stabilak és tartósak, ami potenciálisan alkalmasá teszi őket információrögzítésre.

E két fázis – egymás előzményei – korábban külön-külön voltak megfigyelve, de a teljes ciklust még senki nem reprodukálta.

Anyag és módszer
A kísérletet NiPS₃ (nikkel‑foszfát trisulfit) kristályon végezték. Az eredményeket elméleti és kísérleti úton is megerősítették a nemlineáris optikai mikropolarimetria segítségével.

Tudományos jelentőség
- Megerősítik a kétdimenziós mágnesesség és a topológiai fizika alapvető modelleit.
- V. Berezinsky, a BKT átmenet felfedezőjének szovjet tudós hozzájárulása megerősödik gyakorlati adatokkal. A 2016-os Nobel-díjat Kosterlitz és Thouless kapta a teória fejlesztéséért.
- Stabil nano méretű mágneses vírök demonstrálása tisztán kétdimenziós rendszerben új lehetőségeket nyit a mágnesesség atomos szinten történő irányítására.

Perspektívák
A kutatók olyan anyagokat keresnek, ahol ezek az egzotikus fázisok magasabb hőmérsékleten stabilizálódnak – közelebb a szobahőmérséklethez. Ez vezethet szuper kompakt mágneses nano eszközök létrehozásához, áttörésekhez a spintrónikában és új adatmegtartó technológiákhoz.