При охлаждении атомарно тонкого слоя сульфида фосфора никеля (NiPS3) до температур между -150 и -130 °C материал переходит в фазу Березинского — Костерлица — Таулесса (БКТ), названную в честь физиков, получивших за ее теоретическое описание Нобелевскую премию 2016 года. В этом состоянии магнитные моменты атомов формируют вихревые структуры, причем эти вихри существуют парами с противоположным направлением вращения, пишет Phys.

«Фаза БКТ особенно интригует тем, что вихри, согласно предсказаниям, исключительно стабильны, занимают всего несколько нанометров в поперечнике и толщину всего в один атомный слой, — пояснил Эдоардо Бальдини из Техасского университета в Остине, руководитель исследования. — Благодаря своей стабильности и чрезвычайно малому размеру, они открывают новый путь к управлению магнетизмом в наномасштабе».

При дальнейшем охлаждении материал переходит во вторую фазу — так называемое шестикратно упорядоченное состояние, где магнитные моменты выстраиваются в одном из шести симметричных направлений. Наблюдение обеих фаз в полной последовательности впервые экспериментально подтверждает теоретическую модель шестикратного упорядочения, разработанную полвека назад.

Дальнейшие исследования команды будут направлены на поиск материалов, способных сохранять аналогичные магнитные фазы при более высоких температурах — в идеале вплоть до комнатной. Это позволило бы использовать экзотические магнитные свойства для практических задач в наноэлектронике и спинтронике.

Работа также указывает, что широкий класс двумерных магнитных материалов может демонстрировать ранее неизученные фазы, открывая новые направления как для фундаментальной физики, так и для разработки наноразмерных устройств.

Недавно другая команда ученых из США обнаружила, что при экстремально высоких скоростях деформации металлы с более мелкими зернами, или микроскопическими кристаллитами, становятся мягче, а не тверже. Этот вывод противоречит классическому закону Холла — Петча.