Provamos a teoria da memória magnética em materiais bidimensionais – agora esperamos aumento de capacidade do HDD.

Novo limite experimental: ciclo completo de fases magnéticas exóticas descoberto em material atomicamente fino

Físicos da Universidade do Texas em Austin registraram pela primeira vez a evolução totalmente sequencial de dois estados magnéticos únicos, que antes existiam apenas como fases isoladas. O experimento permitiu formar “ilhas magnéticas” estáveis com tamanho de apenas alguns nanômetros – um passo rumo a futuros acumuladores de dados superdensos.

O que foi descoberto?
1. Fase BKT (Berezinskii-Kosterlitz-Thouless)

Ao resfriar de –150 °C a –130 °C, o material bidimensional atomicamente fino entra no estado BKT. Nesse estado os momentos magnéticos formam pares de vortices interligados que giram em direções opostas. Cada vórtice tem tamanho de alguns nanômetros.

2. Fase “relógio” de seis estados

Ao reduzir ainda mais a temperatura, o material entra na segunda fase – uma fase de relógio de seis estados ordenada. Os momentos magnéticos assumem uma das seis orientações possíveis, lembrando as setas de um mostrador de relógio. Esses estados são estáveis e duradouros, tornando-os potencialmente adequados para gravação de informação.

Essas duas fases – predecessoras uma da outra – foram observadas separadamente antes, mas o ciclo completo ainda não foi reproduzido.

Material e métodos
O experimento foi realizado em um cristal de trisulfeto de níquel-fosfato (NiPS₃). Os resultados foram confirmados tanto teoricamente quanto experimentalmente usando micropolarimetria óptica não linear.

Significado científico
- Confirmam modelos fundamentais da magnetismo bidimensional e da física topológica.
- A contribuição do cientista soviético Vadim Berezinskii, fundador da transição BKT, é corroborada por dados práticos. Por desenvolver essa teoria, a Prêmio Nobel de 2016 foi concedida a Kostelitz e Taulese.
- A demonstração de vortices magnéticos nanoestáveis em um sistema puramente bidimensional abre novas possibilidades para controlar o magnetismo ao nível atômico.

Perspectivas
Os cientistas planejam buscar materiais onde essas fases exóticas se estabilizem a temperaturas mais altas – próximas à temperatura ambiente. Isso pode levar à criação de dispositivos magnéticos nanométricos supercompactos, avanços em spintrônica e novas tecnologias de armazenamento de dados.