أثبتوا نظرية الذاكرة المغناطيسية في المواد ثنائية الأبعاد – الآن نتوقع زيادة سعة الأقراص الصلبة.

الحد التجريبي الجديد: تم اكتشاف الدورة الكاملة للطورّات المغناطيسية الغريبة في مادة رقيقة على مستوى الذرات

في أول مرة، سجل الفيزيائيون من جامعة تكساس في أوستن تطورًا متسلسلًا كاملاً لاثنين من الحالات المغناطيسية الفريدة التي كانت موجودة سابقًا فقط كطورّات منفصلة. سمح التجربة بتشكيل «جزر مغناطيسية» مستقرة بحجم بضع نانومترات فقط – خطوة نحو مستقبل تخزين البيانات ذات الكثافة الفائقة.

ما الذي اكتشفه؟
1. طور بيريزينسكو-كوسترليتش-تاوليس (BKT)

عند تبريد المادة الثنائية الأبعاد الرقيقة إلى درجات حرارة تتراوح بين -150 °م و -130 °م، تتحول إلى حالة BKT. في هذه الحالة تشكل اللحظات المغناطيسية أزواجًا من الدوامان المرتبطة التي تدور في اتجاهين متعاكسين. كل دوامة محدودة بحجم بضع نانومترات.

2. طور الساعة ذات الست حالات

عند خفض درجة الحرارة أكثر، تنتقل المادة إلى الطور الثاني – طور ساعة ستة حالات مرتبة (six‑state clock). تتخذ اللحظات المغناطيسية واحدة من ستة أوضاع ممكنة تشبه أسهم عقارب الساعة. هذه الأوضاع مستقرة وطويلة الأمد، ما يجعلها محتملة للاستخدام في تخزين المعلومات.

هذان الطوران – المتنبئين ببعضهما البعض – كانوا يُلاحظان بشكل منفصل سابقًا، لكن الدورة الكاملة لم تُكرر بعد من قبل.

المادة والطرق
أجريت التجربة على بلورة ثلاثي الكبريتيد النيكلي-الفوسفور (NiPS₃). تم تأكيد النتائج نظريًا وتجريبيًا باستخدام الميكروبولاريمتريا الضوئية غير الخطية.

الأهمية العلمية
- تؤكد النماذج الأساسية لل magnetism ثنائي الأبعاد والفيزياء الطوبولوجية.
- يثبت مساهمة العالم السوفيتي فاديم بيريزينسكو، مؤسس انتقال BKT، بالبيانات العملية. تم منح جائزة نوبل لعام 2016 لكوسترليتش وتاوليس لتطوير هذه النظرية.
- تُظهر التجربة الدوامان المغناطيسية النانوية المستقرة في نظام ثنائي الأبعاد خالصًا آفاقًا جديدة للتحكم في المغناطيسية على المستوى الذري.

الآفاق
يخطط العلماء للبحث عن مواد حيث تتثبت هذه الطورّات الغريبة عند درجات حرارة أعلى – أقرب إلى درجة الحرارة الجوالة. قد يؤدي ذلك إلى إنشاء أجهزة مغناطيسية نانوية فائقة الصغر، ثورات في السبينترونيك وتقنيات تخزين بيانات جديدة.