💡 Resumen (TL;DR):
- Físicos de UT Austin demostraron experimentalmente todas las fases magnéticas de un modelo teórico bidimensional propuesto hace 50 años.
- El equipo enfrió trisulfuro de níquel y fósforo entre -150 y -130 °C para observar la fase BKT y la de reloj de seis estados en un mismo material.
- El descubrimiento sienta las bases para diseñar nuevas tecnologías magnéticas ultracompactas a nivel nanométrico.
Físicos de la Universidad de Texas en Austin (UT Austin) demostraron experimentalmente la secuencia completa de fases magnéticas predichas por un modelo teórico de magnetismo bidimensional propuesto en la década de 1970. Los resultados, publicados en la revista Nature Materials, marcan la primera vez que la ciencia materializa este marco de trabajo en un solo compuesto.
El equipo, liderado por el profesor de física Edoardo Baldini, trabajó con una lámina atómicamente fina de trisulfuro de níquel y fósforo (NiPS₃). Para desencadenar el fenómeno, los investigadores enfriaron el material a temperaturas de entre -150 y -130 °C.
Al alcanzar este rango térmico, el compuesto entró en un estado físico altamente complejo. La fase BKT (Berezinskii-Kosterlitz-Thouless) es un estado cuántico que agrupa los momentos magnéticos atómicos formando pares de vórtices giratorios —uno en el sentido de las agujas del reloj y otro en sentido contrario— manteniéndolos estrechamente unidos.
El nombre de esta transición rinde homenaje a Vadim Berezinskii y a los galardonados con el Premio Nobel de Física de 2016, J. Michael Kosterlitz y David Thouless, quienes diseñaron la descripción teórica original del fenómeno.
La ruta hacia los dispositivos ultracompactos
- Transición final: Al continuar con el enfriamiento, el material ingresó a la fase ordenada de reloj de seis estados, donde los momentos magnéticos encajan en una de seis orientaciones simétricas.
- Hito experimental: Aunque la comunidad científica observó ambas transiciones de forma individual en el pasado, el trabajo de UT Austin logró ejecutar la secuencia completa en un solo material.
“La fase BKT es particularmente intrigante porque se predice que estos vórtices son excepcionalmente robustos y están confinados a unos pocos nanómetros lateralmente mientras ocupan solo una capa atómica de espesor”, detalló Baldini.
“Debido a su estabilidad y tamaño extremadamente pequeño, estos vórtices ofrecen una nueva ruta para controlar el magnetismo a nanoescala y brindan información sobre la física topológica universal en sistemas bidimensionales”, agregó el directivo del proyecto.
El estudio contó con la coautoría de Frank Y. Gao y Dong Seob Kim, respaldados por investigadores del MIT, la Academia Sinica de Taiwán y la Universidad de Utah. Ahora, la prioridad de los físicos es estabilizar estas fases a temperaturas progresivamente más altas. El objetivo final será alcanzar la temperatura ambiente para integrar este magnetismo bidimensional en el diseño de hardware avanzado.
