Зеленые информационные технологии: сверхпроводимость встречается со спинтроникой

Когда две сверхпроводящие области разделены полоской несверхпроводящего материала, может возникнуть особый квантовый эффект, связывающий обе области: Эффект Джозефсона.

Если материал разделителя представляет собой полуметаллический ферромагнит, возникают новые возможности для применения спинтроники. Международная группа исследователей впервые разработала систему материалов, в которой проявляется необычайно дальнодействующий эффект Джозефсона. Здесь области сверхпроводящего YBa2Cu3O7 разделены областью полуметаллического, ферромагнитного манганита (La2/3Sr1/3MnO3) шириной в один микрон.

Эффект Джозефсона

С помощью магнитотранспортных измерений исследователи смогли продемонстрировать наличие сверхтока, циркулирующего через манганит. Этот сверхток возникает из-за сверхпроводящей связи между обеими сверхпроводящими областями и, таким образом, является проявлением эффекта Джозефсона с макроскопически большим радиусом действия.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Кроме того, ученые исследовали еще одно интересное свойство, имеющее глубокие последствия для применения спинтроники. В сверхпроводниках электроны объединяются в так называемые куперовские пары. В подавляющем большинстве сверхпроводящих материалов эти пары состоят из электронов с противоположным спином, чтобы минимизировать магнитное обменное поле, которое пагубно влияет на стабилизацию сверхпроводимости. Ферромагнит, использованный международной командой, был полуферромагнитом, в котором разрешено циркулировать электронам только одного спинового типа. Тот факт, что в этом материале был обнаружен сверхток, подразумевает, что куперовские пары этого сверхтока должны быть составлены электронами с одинаковым спином. Такая так называемая "триплетная" сверхпроводимость встречается крайне редко.

"На станции XMCD-PEEM на BESSY II мы составили карту и измерили магнитные домены внутри манганитового разделителя. Мы наблюдали широкие области, однородно намагниченные и соединяющие сверхпроводящие области. Триплетные спиновые пары могут свободно распространяться в них", - объясняет доктор Серхио Валенсия Молина, физик HZB, который руководил измерениями на BESSY II.

Сверхпроводящие токи текут без сопротивления, что делает их привлекательными для приложений с низким энергопотреблением. В данном случае этот ток состоит из электронов с одинаковыми спинами. Такие спин-поляризованные токи могут быть использованы в новых сверхпроводящих спинтрониках для переноса (на большие расстояния) и чтения/записи информации, пользуясь при этом стабильностью, обеспечиваемой макроскопической квантовой когерентностью эффекта Джозефсона.

Таким образом, новое устройство, состоящее из сверхпроводящего и ферромагнитного компонентов, открывает возможности для сверхпроводящей спинтроники и новые перспективы для квантовых вычислений. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet