Група фізиків із Техаського університету в Остіні здійснила значущий прорив у галузі фізики конденсованих середовищ, експериментально підтвердивши теоретичні прогнози 1970-х років.
Дослідникам вдалося спостерігати повну послідовність екзотичних магнітних фаз у надтонкому матеріалі — трисульфіді нікелю-фосфору (NiPS3). Це відкриття закриває прогалину в розумінні того, як поводиться магнетизм у двовимірних системах товщиною всього в один атом.
Читайте також:
Гравітаційні хвилі. Фізики знайшли спосіб виміряти швидкість розширення Всесвіту Ключовим моментом дослідження стало охолодження кристала NiPS3 до екстремально низьких температур. При досягненні показників від -150 до -130 °C матеріал перейшов у рідкісний топологічний стан, відомий як фаза Березинського-Костерліца-Таулесса (БКТ). У цьому стані магнітні моменти атомів формують пари вихрів, що обертаються в протилежних напрямках. Такі структури мають розмір лише кілька нанометрів у поперечнику, але при цьому демонструють надзвичайну стабільність. Фаза названа на честь видатних теоретиків, чиї праці були відзначені Нобелівською премією з фізики у 2016 році.
Під час подальшого зниження температури науковці зафіксували перехід до другого режиму — так званої «шестистадійної моделі годинника». У цій фазі магнітні моменти втрачають свободу обертання та фіксуються в одному з шести симетричних напрямків. Раніше вченим вдавалося зафіксувати ці переходи лише окремо, проте команда під керівництвом доцента Едоардо Балдіні вперше продемонструвала їхню повну послідовність у межах однієї системи.
Результати роботи, опублікованів журналі Nature Materials відкривають шлях до маніпулювання магнетизмом на наномасштабі. Дослідники припускають, що використання таких мікроскопічних вихрів дозволить радикально зменшити габарити пристроїв для зберігання даних та логічних компонентів. Наступним етапом стане пошук способів стабілізації цих фаз за температур, близьких до кімнатних, що дозволить інтегрувати фундаментальну фізику в реальні технології виробництва електроніки нового покоління.
Читайте також:
Базовий закон металургії спростовано. Вчені довели, що на надвисоких швидкостях нагрівання зміцнює метал
