Материалы портала «Научная Россия»

Сверхпроводники могут управлять магнитным полем

Сверхпроводники могут управлять магнитным полем
Этот эффект, объяснить который ученые пока не могут, открывает путь к созданию мощных спинтронных суперкомпьютеров.

Ученые из НИИ ядерной физики (НИИЯФ) МГУ совместно с коллегами из Великобритании обнаружили, что сверхпроводимость, которая в норме практически несовместима с магнитным полем, может при определенных условиях способствовать его распространению. Этот эффект открывает путь к созданию мощных спинтронных суперкомпьютеров. Результаты данного исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

Группа физиков из НИИЯФ МГУ ведет исследования в области взаимодействия сверхпроводимости и намагниченности, для того, чтобы научиться управлять спинами (магнитными моментами) электронов. Это в перспективе должно позволить строить компьютеры на основе спиновой электроники, или спинтроники, в которой информация кодируется не положительными и отрицательными электрическими зарядами, а спинами электронов, направленными параллельно оси или перпендикулярно ей. Спинтронные компьютеры будут компактнее, мощнее и экономичнее обычных. Пока развитие подобных ЭВМ тормозит тот факт, что спины электронов крайне трудно контролировать.

Российские физики нашли неожиданное решение этой проблемы, проводя эксперименты с сверхпроводящим спиновым вентилем — «сэндвичем» из двух слоев ферромагнетика (кобальта), слоя сверхпроводника (ниобий) толщиной около 150 атомов и слоя золота. Изменяя направление намагниченности, можно управлять током в сверхпроводнике. Обстреливая вентиль мюонами — частицами, похожими на электрон, но в 200 раз тяжелее — физики исследовали их рассеивание и таким образом получали данные о том, как ведет себя намагниченность в разных слоях.

Оказалось, что когда направления намагниченности слоев ферромагнетика не параллельны, их взаимодействие со сверхпроводником порождает наведенную намагниченность в слое золота, «перепрыгивая» слой сверхпроводника. Если «повернуть» намагниченность в одну сторону, сила поля в золоте уменьшается в 20 раз и эффект практически исчезает.

«Этот эффект не был предсказан, мы очень удивились, когда это нашли, долго пытались объяснить полученные данные с помощью другого распределения намагниченности, которое было предсказано ранее, но данные не сходились. У нас есть некоторые предположения, но полноценного объяснения до сих пор нет. Однако этот эффект дает нам новый способ манипуляции со спинами», — сказал кандидат физ.-мат. Наук Наталии Пугач из НИИЯФ МГУ, принимавшая участие в исследовании.

Обычно сверхпроводники и магнитные материалы почти невозможно заставить взаимодействовать из-за того, что в магнетиках поле стремится выстроить спины в одну сторону, а в обычных сверхпроводниках электроны имеют противоположные спины. Однако теперь стало ясно, что из этого правила есть исключения.

[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]

магнитное поле ниияф мгу сверхпроводимость спинтронные компьютеры

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий