现在有个有趣的研究结果，在美国得克萨斯大学奥斯汀分校，研究人员观测到了二维材料里的两种罕见磁性状态，温度降下来的时候它们就依次出现了。把这种材料一层一层地削薄到原子级厚度，你就会发现它的性质会发生一些意想不到的变化。这项研究用一种超薄的二维磁性材料做实验，温度降低到零下150度到零下130度之间时，这个材料先进入了一种叫做BKT相的状态。在这种状态下，每个原子的磁矩不再朝着一个固定方向，而是形成了像旋涡一样的结构，而且这些旋涡还成对出现。BKT相因为这些旋涡很稳定，横向尺寸只有几纳米，厚度只有一个原子层，所以这个研究给未来的技术带来了新的启发。美国得克萨斯大学奥斯汀分校把这个发现发表在了《自然·材料》杂志上。 二维磁性一直是物理学中重要的课题。理论上说，有些二维体系在接近绝对零度时会经历一些特殊相变，不过之前很难看到完整的连续过程。这次研究团队把三硫化磷镍冷却到了零下150度到零下130度之间，观察到它先是进入BKT相，磁矩不再简单指向一个方向。这时候就出现了类似旋涡的结构。BKT相里的旋涡非常稳定，而且大小很小，只需要几纳米大小就能控制磁性了。 继续降低温度之后，材料又进入了第二种磁性状态，叫做六态时钟有序相。在这个状态下，磁矩只能取六个方向之一。这和二维六态时钟模型所预测的完全一样。这个模型是描述二维系统中由拓扑缺陷主导相变行为的经典理论框架。过去几十年科学家们一直想在真实材料里看到完整的理论图景，但一直没有直接证据。这次实验给出了验证。 这次发现对研究二维磁性和纳米尺度磁结构有重要意义。贝列津斯基—科斯特利茨—索利斯（BKT）相的发现给未来的超紧凑型技术带来启发。美国得克萨斯大学奥斯汀分校给我们展示了一个精彩的研究过程。