Від теорії до реальності. Фізики підтвердили 50-річну теорію на атомарному рівні

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 также: Для Claude Code створили аудіоплагін: відтворює звуки відеоігор під час кодування

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.

Читайте также: Китай представив космічний авіаносець Luanniao: реальність чи наукова фантастика?

Результати роботи, опубліковані в 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.