Группа физиков из Техасского университета в Остине совершила значимый прорыв в области физики конденсированных сред, экспериментально подтвердив теоретические прогнозы 1970-х годов.
Исследователям удалось наблюдать полную последовательность экзотических магнитных фаз в сверхтонком материале — трисульфиде никеля-фосфора (NiPS3). Это открытие закрывает пробел в понимании того, как ведет себя магнетизм в двумерных системах толщиной всего в один атом.
Читайте также:
Гравитационные волны. Физики нашли способ измерить скорость расширения Вселенной Ключевым моментом исследования стало охлаждение кристалла NiPS3 до экстремально низких температур. При достижении показателей от -150 до -130 °C материал перешел в редкое топологическое состояние, известное как фаза Березинского-Костерлица-Таулесса (БКТ). В этом состоянии магнитные моменты атомов формируют пары вихрей, вращающихся в противоположных направлениях. Такие структуры имеют размер всего несколько нанометров в поперечнике, но при этом демонстрируют чрезвычайную стабильность. Фаза названа в честь выдающихся теоретиков,
чьи труды были отмечены Нобелевской премией по физике в 2016 году.
При дальнейшем снижении температуры ученые зафиксировали переход ко второму режиму — так называемой «шестистадийной модели часов». В этой фазе магнитные моменты теряют свободу вращения и фиксируются в одном из шести симметричных направлений. Ранее ученым удавалось зафиксировать эти переходы только по отдельности, однако команда под руководством доцента Эдоардо Балдини впервые продемонстрировала их полную последовательность в пределах одной системы.
Результаты работы, опубликованныев журнале Nature Materials открывают путь к манипулированию магнетизмом на наномасштабе. Исследователи предполагают, что использование таких микроскопических вихрей позволит радикально уменьшить габариты устройств для хранения данных и логических компонентов. Следующим этапом станет поиск способов стабилизации этих фаз при температурах, близких к комнатным, что позволит интегрировать фундаментальную физику в реальные технологии производства электроники нового поколения.
Читайте также:
Базовый закон металлургии опровергнут. Ученые доказали, что на сверхвысоких скоростях нагрев укрепляет металл
