Российские физики «научили» сверхпроводники управлять магнитным полем

Сверхпроводимость, которая почти несовместима с магнитным полем, может при определенных условиях способствовать его распространению, выяснили российские ученые. Устройства на базе этого эффекта могут приблизить эпоху компьютеров будущего — спинтронных вычислительных машин. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics, а коротко об этом сообщается в пресс-релизе НИИЯФ МГУ, поступившем в редакцию «Ленты.ру».

Группа ученых, в которую входит Наталья Пугач из НИИ ядерной физики имени Скобельцына при МГУ, исследовала взаимодействие сверхпроводимости и намагниченности для того, чтобы научиться управлять спинами (магнитными моментами) электронов.

Если в обычной микроэлектронике информация кодируется с помощью электрических зарядов, то в спиновой электронике, или спинтронике, информация предоставляется с помощью спина электрона, который может быть направлен вдоль или поперек определенной оси. Главным препятствием для создания таких вычислительных устройств пока является то, что спин электронов и прочих заряженных частиц крайне сложно контролировать. Новое исследование показывает, что сверхпроводник, возможно, пригодится для транспортировки спинов, а ферромагнетики — для управления ими.

Состояние сверхпроводимости очень чутко реагирует на магнитные поля: сильные магнитные поля могут разрушать его, и наоборот — сверхпроводники полностью выталкивают из себя магнитное поле. Обычные сверхпроводники и магнитные материалы почти невозможно заставить «общаться» друг с другом из-за их противоположного упорядочения: в магнетиках поле стремится выстроить спины в одну сторону, а электроны в обычных сверхпроводниках имеют противоположные спины.

Во время экспериментов ученые обстреливали образцы мюонами. Таким образом они смогли получать данные о том, как ведет себя намагниченность в разных слоях образца.

Спиновый вентиль состоял из двух слоев ферромагнетика (кобальта), слоя сверхпроводника (ниобия) толщиной около 150 атомов и слоя золота. В ходе эксперимента ученые обнаружили неожиданный эффект: в тех случаях, когда направления намагниченности слоев ферромагнетика были непараллельны, взаимодействие их со сверхпроводником порождало наведенную намагниченность в слое из золота, «перепрыгивая» через сверхпроводник. Когда ученые «поворачивали» намагниченность в одну сторону, сила поля в золоте уменьшалась в 20 раз и эффект почти полностью пропадал.

Данный эффект дает новый способ манипуляции со спинами и, возможно, позволит создать принципиально новые спинтронные элементы. «Развитие компьютерных технологий было основано на полупроводниках. Для персональных компьютеров это хорошо, но когда на тех же технологиях создают суперкомпьютеры — они греются, шумят и требуют мощных систем охлаждения. Спинтроника позволит решить эти проблемы», — заключила Пугач.

Обсудить
«Из двух детей один обязательно заболеет»
Стоит ли удалять органы у новорожденных, чтобы уберечь их от рака
Бесоизвержение
Поп-экзорцист на черном Land Cruiser заставляет православных трястись и кричать
Путин раскрутит
Творческая молодежь уговорила президента рекламировать свои проекты
Демократия подъехала
США влияют на политику других стран, не привлекая внимания
Джихад мельчал: на смену бомбам пришли грузовики
Что стоит за кровавым терактом в Барселоне
На кровавых каруселях
Перестрелять недовольных — переизбравшийся президент Кении оказался обидчивым
Федор Лукьянов: Удар по «Кимерике»
Почему Дональд Трамп должен применить силу против Пхеньяна
Бомбанет?
Американский островок готовится к ядерному удару Северной Кореи
Коллективное изнасилование
Почему звезды обречены страдать из-за ворующих интимные снимки хакеров
Звезды не ездят в метро?
Тайно снятые пассажиры подземки стали героями полотен Леонардо да Винчи
Папенькин сынок
Школьник-миллионер утопает в роскоши и не стесняется это демонстрировать
Внедорожники на электротяге
Самые крутые внедорожники и кроссоверы с электромоторами
История пикапов Ford
От «Жестянки Лиззи» до 750-сильной «Супер-змеи»
Невероятные истории из автосервисов
Непридуманные истории, рассказанные механиками из разных стран
В какие истории попадают бабушки за рулем
Что происходит, когда дамы в возрасте пытаются быть в тренде