Dokázali jsme teorii magnetické paměti ve dvourozměrných materiálech – nyní očekáváme nárůst kapacity HDD.

Nový experimentální mezní bod: kompletní cyklus exotických magnetických fází objeven v atomově tenkém materiálu

Fyzikové z Texasu v Austinu poprvé zaznamenali úplně sekvenční evoluci dvou unikátních magnetických stavů, které dříve existovaly pouze jako samostatné fáze. Experiment umožnil vytvořit stabilní „magnetické ostrovy“ o velikosti pouhých několika nanometrů – krok k budoucím superhladkým ukládacím dat.

Co bylo objeveno?
1. Fáze BKT (Berézinského‑Kosterličova‑Taulese)

Při ochlazování na teploty od –150 °C do –130 °C atomově tenký dvourozměrný materiál přechází do stavu BKT. V tomto stavu magnetické momenty tvoří páry vzájemně propojených vírů, které se otáčejí v opačných směrech. Každý vír je omezen na velikost několika nanometrů.

2. Šestistavová „hodinová“ fáze

Při dalším snižování teploty materiál přechází do druhé fáze – uspořádané šestistavové (six‑state clock) fáze. Magnetické momenty nabírají jednu ze šesti možných orientací, připomínajících ručičky hodinového ciferníku. Tyto stavy jsou stabilní a dlouhotrvající, což je činí potenciálně vhodnými pro ukládání informací.

Tyto dvě fáze – předchůdci jedna druhé – dříve byly pozorovány odděleně, ale kompletní cyklus ještě nikdo ne reprodukoval.

Materiál a metody
Experiment byl proveden na krystalu trisulfidu nikl‑fosforu (NiPS₃). Výsledky jsou potvrzeny jak teoreticky, tak experimentálně pomocí nelineární optické mikropolarimetrie.

Vědecký význam
- Potvrzují fundamentální modely dvourozměrného magnetismu a topologické fyziky.
- Přínos sovětského vědce Vadima Berézinského, zakladatele BKT‑přechodu, je potvrzen praktickými daty. Za rozvoj této teorie byla Nobelova cena 2016 udělena Kosterličovi a Taulese.
- Demonstrační stabilní nano‑rozměrné magnetické víry v čistě dvourozměrném systému otevírá nové možnosti pro řízení magnetismu na atomové úrovni.

Perspektivy
Vědci plánují hledat materiály, kde se tyto exotické fáze stabilizují při vyšších teplotách – blíže k pokojovým. To by mohlo vést ke vzniku superkompaktních magnetických nano‑zařízení, průlomů v spintronice a nových technologií ukládání dat.