Peneliti di Universitas Texas di Austin telah mengamati urutan fase magnetik eksotis dalam material ultratipis, memvalidasi model teoritis dari tahun 1970-an. Eksperimen tersebut melibatkan pendinginan nikel fosfor trisulfida hingga suhu rendah, mengungkap pusaran magnetik berputar dan keadaan teratur selanjutnya. Penemuan ini dapat menginformasikan teknologi magnetik nanoskala masa depan.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan di Nature Materials pada 2026, fisikawan yang dipimpin Edoardo Baldini di Universitas Texas di Austin meneliti perilaku magnetik dari lembaran setipis atom nikel fosfor trisulfida (NiPS3). Material tersebut didinginkan hingga suhu antara -150 dan -130 °C, memasuki fase Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT). Dalam fase ini, momen magnetik membentuk pasangan pusaran, satu berputar searah jarum jam dan yang lain berlawanan arah, yang terbatas pada beberapa nanometer secara lateral dan setebal satu lapisan atom saja. nnFase BKT dinamai dari Vadim Berezinskii dan penerima Hadiah Nobel J. Michael Kosterlitz serta David Thouless, yang menggambarkan transisi semacam itu dalam karya mereka tahun 1970-an, sehingga memenangkan Hadiah Nobel Fisika 2016. Baldini menyatakan, “Fase BKT sangat menarik karena pusaran ini diprediksi sangat tangguh dan terbatas hanya pada beberapa nanometer secara lateral sembari hanya menempati satu lapisan atom dalam ketebalannya. Karena stabilitas dan ukurannya yang sangat kecil, pusaran ini menawarkan cara baru untuk mengendalikan magnetisme pada skala nano serta memberikan wawasan tentang fisika topologis universal dalam sistem dua dimensi.”nnSaat suhu turun lebih lanjut, material tersebut bertransisi menjadi fase clock ordered enam-negara, di mana momen magnetik berjajar pada salah satu dari enam arah simetris. Urutan ini mengonfirmasi model clock enam-negara dua dimensi yang diusulkan pada tahun 1970-an. Baldini menambahkan, “Pada tahap ini, penelitian kami menunjukkan urutan lengkap fase yang diharapkan untuk model clock enam-negara dua dimensi serta menetapkan kondisi tempat pusaran magnetik nanoskala muncul secara alami pada magnet dua dimensi murni.”nnPenelitian ini, yang didukung oleh National Science Foundation dan lainnya, melibatkan penulis pertama bersama Frank Y. Gao dan Dong Seob Kim, dengan penulis senior Baldini, Allan MacDonald, serta Xiaoqin “Elaine” Li. Kontributor berasal dari institusi termasuk MIT, Academia Sinica, dan Universitas Utah. Upaya mendatang bertujuan menstabilkan fase-fase ini pada suhu lebih tinggi untuk aplikasi potensial dalam perangkat magnetik kompak.
