Российские физики «научили» сверхпроводники управлять магнитным полем

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.

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.

Lenta.ru

Похожие новости:
Сверхпроводники научили создавать ток из тепла
Физики из Технологического Института в Карлсруэ экспериментально добились возникновения сильного термоэлектрического эффекта в контакте сверхпроводник-ферромагнетик. Это явление, родственное эффекту возникновения термоэлектричества в полупроводниках, оказалось по силе на порядки сильнее, чем в обычных металлах и может найти применение в создании сверхточных термометров. ..
2016-03-03 1949 0 Научные открытия
0
Немцы разработали сверхпроводник, работающий при –70°С
Сверхпроводимость впервые была замечена в металлах, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю. Далее стараниями учёных, перебиравших почти все подряд элементы таблицы Менделеева, были найдены такие сверхпроводники, которые работали в жидком азоте (это всё ещё слишком низкая ..
2015-08-24 5599 0 Научные открытия
3
Физики МГУ рассказали об измерении важных параметров сверхпроводников
Международная группа ученых при участии исследователей из МГУ провела работу, в результате которой удалось выяснить, как именно нужно измерять один из важных параметров сверхпроводников. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nanoscale Research Letters.Суть работы состоит в теоретическом исследовании ..
2016-05-08 1274 0 Научные открытия
0
Раскрыта тайна спин-орбитального взаимодействия в сверхпроводимости
Международная группа исследователей при участии сотрудника МГУ выяснила, что, вопреки устоявшемуся мнению, существенную роль в механизмах формирования сверхпроводимости в железосодержащих сверхпроводниках (Fe-ВТСП) играет так называемое спин-орбитальное взаимодействие. Статья о проведенном ими исследовании была опубликована в журнале Nature Physics.Спин-орбитальным ..
2015-12-28 1715 0 Научные открытия
0
Химик из МГУ помог пролить свет на теорию сверхпроводимости
Международной группе исследователей впервые удалось продемонстрировать, что распределение кислородных дефектов у сверхпроводящих купратов не является случайным, а показывает упорядоченное поведение, которое взаимодействует с волной зарядовой плотности. Статья на данную тему опубликована в журнале Nature, а коротко о ней сообщается в пресс-релизе ..
2015-09-19 2597 0 Научные открытия
-1
Американцы создали рекордное магнитное поле
Специалисты Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (LANL) создали рекордное магнитное поле – магнитная индукция составила 100 Тесла. Для сравнения – естественное магнитное поле нашей планеты в два миллиона раз меньше. Команда исследователей шла к этому событию без малого 15 лет! Отметим, что магнитное ..
2012-03-26 2040 0 Научные открытия
0
Сверхбыстрый лазер помог изменить свойства твердых материалов
Ученые из США, Южной Кореи и Японии использовали сверхбыстрый (фемтосекундный) лазер для оперативного отслеживания изменений собственной энергии электронов и их взаимодействий в сверхпроводнике. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте ..
2014-10-07 1693 0 Научные открытия
0
Графит заподозрили в сверхпроводимости при комнатной температуре
Физики обнаружили, что обработанный водой порошковый графит при комнатной температуре обладает некоторыми свойствами, характерными для сверхпроводников. Работа ученых опубликованав журнале Applied Materials(препринт), а ее краткое содержание приводит блог издания Technology Review. Необычные электрические свойства у графита удалось ..
2012-09-13 2540 0 Научные открытия
0
Фотонную нейронную сеть научили считать
Инженеры из университета Гента разработали фотонный чип, построенный по принципам нейронных сетей. Он состоит всего из 16 узлов, однако способен выполнять все типичные задачи машины Тьюринга. Описание устройства опубликовано в журнале Nature Communications, кратко о нем можно прочитать на сайте ..
2014-04-03 1476 0 Научные открытия
0
Состояние сверхпроводимости достигнуто при комнатной температуре
Открытие сверхпроводимости в 1911 году породило массу надежд на революцию в энергетике, большинство из которых постепенно рассеялось, поскольку необходимость использования сверхнизких температур — крайне неудобное и невыгодное условие. Конечно, со временем появились так называемые «высокотемпературные» сверхпроводники, но высокотемпературными ..
2014-12-11 3467 0 Научные открытия
2
Физики застали сверхпроводники за игрой в «Дженга»
Ученым Великобритании, США, Иордании и Канады удалось, по их словам, добиться существенного прогресса в понимании механизма возникновения высокотемпературной сверхпроводимости. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Кембриджского университета. В своей работе ученые ..
2014-06-18 1769 0 Научные открытия
0
Найден первый сверхпроводящий материал на основе марганца
Ученые, совершенно неожиданно для себя, обнаружили первый в мире сверхпроводящий материал, основу которого составляет марганец. Как считалось ранее, что магнетизм марганца, точнее, его магнитные свойства, настолько велики, что возникновение явления сверхпроводимости в этом материале попросту невозможно. Но нынешнее ..
2015-03-21 2969 0 Научные открытия
0
Физики доказали, что магнитное поле изменяет передачу тепла материалом
Итальянские учёные создали устройство, которое демонстрирует, что магнитное поле может контролировать передачу тепла от одного тела к другому. Это явление было впервые предсказано 50 лет назад физиками Казуми Маки (Kazumi Maki) и Алланом Гриффином (Allan Griffin), которые ..
2012-12-23 1812 0 Научные открытия
0
Сверхпроводимость сероводорода подтвердили в прямом эксперименте
Группа ученых из России, Германии и Франции впервые доказала наличие эффекта Мейснера в сероводороде с помощью прямого измерения, используя метод ядерного резонансного рассеяния синхротронного излучения. Предыдущие измерения требовали вычитания фоновых сигналов, значения которых во много раз превышали сигнал ..
2016-03-21 1695 0 Научные открытия
3
Новые факты восприятия визуальной информации
Вы когда-нибудь задумывались о том, как мозг человека, который постоянно бомбардируют миллионы единиц визуальной информации, фильтрует то, что совершенно неважно, и концентрирует внимание на том, что более полезно? Этот процесс известен под термином селективное внимание и ученые уже давно пытаются понять, как именно ..
2012-07-26 2097 0 Научные открытия
0