رصد باحثون في جامعة تكساس في أوستن تسلسلاً من المراحل المغناطيسية الغريبة في مادة فائقة الرقة، مما يؤكد نموذجاً نظرياً من السبعينيات. شملت التجربة تبريد كبريتيد النيكل الفوسفور الثلاثي إلى درجات حرارة منخفضة، كاشفة عن دوامات مغناطيسية دوامية وحالة مرتبة تالية. يمكن لهذا الاكتشاف أن يُفيد تطوير تقنيات مغناطيسية نانوية مستقبلية.
في دراسة نُشرت في مجلة Nature Materials عام 2026، درس فيزيائيون بقيادة إدواردو بالديني في جامعة تكساس في أوستن السلوك المغناطيسي لطبقة رقيقة على المستوى الذري من كبريتيد النيكل الفوسفور الثلاثي (NiPS3). تم تبريد المادة إلى درجات حرارة بين -150 و-130 درجة مئوية، مما أدخلها في مرحلة بيريزينسكي-كوسترليتز-ثوليس (BKT). في هذه المرحلة، تتشكل اللحظات المغناطيسية أزواجاً من الدوامات، إحداها تدور باتجاه عقارب الساعة والأخرى عكسها، محصورة في بضعة نانومترات جانبياً وطبقة ذرية واحدة في السماكة. ᅠ تُسمى مرحلة BKT نسبة إلى فاديم بيريزينسكي وليوارديي النوبل جيه مايكل كوسترليتز وديفيد ثوليس، اللذين وصفا مثل هذه الانتقالات في أعمالهما خلال السبعينيات، مما كسبهما جائزة نوبل في الفيزياء عام 2016. قال بالديني: «تُعد مرحلة BKT مثيرة للاهتمام بشكل خاص لأن هذه الدوامات متوقع أن تكون قوية بشكل استثنائي ومحصورة في بضعة نانومترات فقط جانبياً بينما تشغل طبقة ذرية واحدة فقط في السماكة. بسبب استقرارها وحجمها الصغير للغاية، تقدم هذه الدوامات طريقة جديدة للتحكم في المغناطيسية على المستوى النانوي وتوفر رؤى حول الفيزياء الطوبولوجية العالمية في الأنظمة ثنائية الأبعاد». ᅠ مع انخفاض درجات الحرارة أكثر، انتقلت المادة إلى مرحلة ساعة ست حالات مرتبة، حيث تتوجه اللحظات المغناطيسية في إحدى ستة اتجاهات متماثلة. يؤكد هذا التسلسل نموذج ساعة ست حالات ثنائي الأبعاد المقترح في السبعينيات. أضاف بالديني: «في هذه المرحلة، يُظهر عملنا التسلسل الكامل للمراحل المتوقعة لنموذج ساعة ست حالات ثنائي الأبعاد، ويحدد الشروط التي تظهر فيها الدوامات المغناطيسية النانوية بشكل طبيعي في مغناطيس نقي ثنائي الأبعاد». ᅠ البحث، المدعوم من قبل مؤسسة العلوم الوطنية وغيرها، شمل مؤلفين أوليين مشتركين فرانك واي. غاو ودونغ سيوب كيم، مع مؤلفين كبار هم بالديني وألان ماكدونالد وشياوكين «إلين» لي. ساهم المانحون من مؤسسات تشمل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) والأكاديمية السينيكية وجامعة يوتا. تهدف الجهود المستقبلية إلى استقرار هذه المراحل عند درجات حرارة أعلى لتطبيقات محتملة في أجهزة مغناطيسية مدمجة.
