Démontrée la théorie de la mémoire magnétique dans les matériaux bidimensionnels – désormais on s’attend à une hausse de la capacité des disques durs.

Nouvelle frontière expérimentale : le cycle complet des phases magnétiques exotiques a été découvert dans un matériau atomiquement mince

Des physiciens de l’Université du Texas à Austin ont, pour la première fois, enregistré l’évolution séquentielle complète de deux états magnétiques uniques qui n’existaient auparavant que comme des phases distinctes. L’expérience a permis de former des « îlots magnétiques » stables d’une taille ne dépassant que quelques nanomètres – un pas vers les futurs accumulateurs de données superdenses.

Qu’est‑ce qui a été découvert ?
1. Phase BKT (Berezinskii–Kosterlitz–Thouless)

En refroidissant à des températures entre –150 °C et –130 °C, le matériau atomiquement mince passe dans l’état BKT. Dans cet état, les moments magnétiques forment des paires de vortex liés, tournant dans des directions opposées. Chaque vortex est limité à quelques nanomètres.

2. Phase « horloge » hexastatique

En continuant à réduire la température, le matériau passe à une deuxième phase – l’état horloge hexastatique (six‑state clock). Les moments magnétiques adoptent l’une des six orientations possibles, rappelant les aiguilles d’une montre. Ces états sont stables et durables, ce qui les rend potentiellement utilisables pour l’enregistrement d’informations.

Ces deux phases, précurseurs l’une de l’autre, avaient auparavant été observées séparément, mais aucun cycle complet n’avait encore été reproduit.

Matériau et méthodes
L’expérience a été réalisée sur un cristal de trisulfure nickel‑phosphore (NiPS₃). Les résultats ont été confirmés à la fois théoriquement et expérimentalement grâce à la micro‑polarimétrie optique non linéaire.

Signification scientifique
- Elles confirment les modèles fondamentaux du magnétisme bidimensionnel et de la physique topologique.

- La contribution de l’érudit soviétique Vadim Berezinskii, fondateur de la transition BKT, est corroborée par des données pratiques. En 2016, le prix Nobel a été décerné à Kosterlitz et Thouless pour le développement de cette théorie.

- La démonstration de vortex magnétiques nano‑stables dans un système purement bidimensionnel ouvre de nouvelles possibilités pour contrôler le magnétisme au niveau atomique.

Perspectives
Les scientifiques envisagent de rechercher des matériaux où ces phases exotiques se stabilisent à des températures plus élevées – proches du point de congé. Cela pourrait conduire à la création d’appareils magnétiques nano‑compactes, à des percées en spintronique et à de nouvelles technologies de stockage de données.