Pesquisadores da Universidade do Texas em Austin observaram uma sequência de fases magnéticas exóticas em um material ultrafino, validando um modelo teórico dos anos 1970. O experimento envolveu o resfriamento de trisulfeto de níquel e fósforo a baixas temperaturas, revelando vórtices magnéticos giratórios e um estado ordenado subsequente. Essa descoberta pode informar futuras tecnologias magnéticas em nanoescala.
Em um estudo publicado na Nature Materials em 2026, físicos liderados por Edoardo Baldini na Universidade do Texas em Austin examinaram o comportamento magnético de uma folha atomicamente fina de trisulfeto de níquel e fósforo (NiPS3). O material foi resfriado a temperaturas entre -150 e -130 °C, entrando em uma fase Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT). Nesta fase, momentos magnéticos formam pares de vórtices, um girando no sentido horário e o outro no sentido anti-horário, confinados a poucos nanômetros lateralmente e a uma única camada atômica de espessura. A fase BKT é nomeada em homenagem a Vadim Berezinskii e aos laureados com o Nobel J. Michael Kosterlitz e David Thouless, que descreveram tais transições em seu trabalho dos anos 1970, ganhando o Prêmio Nobel de Física de 2016. Baldini observou: «A fase BKT é particularmente intrigante porque esses vórtices são previstos como excepcionalmente robustos e confinados a apenas alguns nanômetros lateralmente, enquanto ocupam apenas uma única camada atômica em espessura. Devido à sua estabilidade e tamanho extremamente pequeno, esses vórtices oferecem uma nova rota para controlar o magnetismo em nanoescala e fornecem insights sobre a física topológica universal em sistemas bidimensionais.» À medida que as temperaturas caíam ainda mais, o material transitava para uma fase ordenada de relógio de seis estados, onde os momentos magnéticos se alinham em uma de seis direções simétricas. Essa sequência confirma o modelo bidimensional de relógio de seis estados proposto nos anos 1970. Baldini acrescentou: «Nesta etapa, nosso trabalho demonstra a sequência completa de fases esperada para o modelo bidimensional de relógio de seis estados e estabelece as condições sob as quais vórtices magnéticos em nanoescala emergem naturalmente em um ímã puramente bidimensional.» A pesquisa, apoiada pela National Science Foundation e outros, envolveu co-primeiros autores Frank Y. Gao e Dong Seob Kim, com autores seniores Baldini, Allan MacDonald e Xiaoqin «Elaine» Li. Contribuintes vieram de instituições incluindo MIT, Academia Sinica e a University of Utah. Esforços futuros visam estabilizar essas fases em temperaturas mais altas para potenciais aplicações em dispositivos magnéticos compactos.
