Investigadores de la Universidad de Texas en Austin han observado una secuencia de fases magnéticas exóticas en un material ultradelgado, validando un modelo teórico de los años 1970. El experimento implicó enfriar trisulfuro de níquel y fósforo a bajas temperaturas, revelando vórtices magnéticos arremolinados y un estado ordenado posterior. Este descubrimiento podría informar futuras tecnologías magnéticas a nanoescala.
En un estudio publicado en Nature Materials en 2026, físicos liderados por Edoardo Baldini en la Universidad de Texas en Austin examinaron el comportamiento magnético de una lámina de trisulfuro de níquel y fósforo (NiPS3) de grosor atómico. El material se enfrió a temperaturas entre -150 y -130 °C, entrando en una fase Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT). En esta fase, los momentos magnéticos forman pares de vórtices, uno girando en el sentido de las agujas del reloj y el otro en sentido contrario, confinados a unos pocos nanómetros lateralmente y a una sola capa atómica de espesor. La fase BKT lleva el nombre de Vadim Berezinskii y los premios Nobel J. Michael Kosterlitz y David Thouless, quienes describieron tales transiciones en su trabajo de los años 1970, ganando el Premio Nobel de Física de 2016. Baldini señaló: «La fase BKT es particularmente intrigante porque se predice que estos vórtices son excepcionalmente robustos y confinados a solo unos pocos nanómetros lateralmente mientras ocupan solo una capa atómica de espesor. Debido a su estabilidad y tamaño extremadamente pequeño, estos vórtices ofrecen una nueva vía para controlar el magnetismo a la nanoescala y proporcionan una visión sobre la física topológica universal en sistemas bidimensionales.» A medida que las temperaturas descendían aún más, el material transitó a una fase ordenada de reloj de seis estados, donde los momentos magnéticos se alinean en una de seis direcciones simétricas. Esta secuencia confirma el modelo bidimensional de reloj de seis estados propuesto en los años 1970. Baldini añadió: «En esta etapa, nuestro trabajo demuestra la secuencia completa de fases esperada para el modelo bidimensional de reloj de seis estados y establece las condiciones bajo las cuales los vórtices magnéticos a nanoescala emergen de forma natural en un imán puramente bidimensional.» La investigación, apoyada por la National Science Foundation y otros, involucró a los co-primeros autores Frank Y. Gao y Dong Seob Kim, con autores senior Baldini, Allan MacDonald y Xiaoqin «Elaine» Li. Los colaboradores provinieron de instituciones como el MIT, la Academia Sinica y la Universidad de Utah. Los esfuerzos futuros buscan estabilizar estas fases a temperaturas más altas para posibles aplicaciones en dispositivos magnéticos compactos.
