Сверхпроводимость преподнесла новый сюрприз

Группа ученых из Великобритании и российского НИИ ядерной физики МГУ обнаружили эффект "проскакивания" намагниченности сквозь проводник. Это явление не было предсказано ни одной теорией, и его механизм пока неизвестен. Между тем, "проскакивание" намагниченности может найти применение в энергоэффективных и мощных вычислительных системах на основе управления спинами электронов.

Обычно сверхпроводники "несовместимы" с магнитными материалами. В сверхпроводящих материалах куперовские пары электронов имеют противоположные спины, а в магнитные материалы стремятся выстроить спины в одну сторону. В результате обычные сверхпроводники чутко реагируют на магнитное поле и "выталкивают" его из себя.

Схема эксперимента со спинами

Российские и британские ученые проводили эксперимент со сверхпроводящим спиновым вентилем — "бутербродом" из наноразмерных слоев ферромагнетика (кобальт), сверхпроводника (ниобий) и слоя золота. Исследователи меняли направление намагниченности, пытаясь управлять током в сверхпроводнике, когда с удивлением обнаружили, что в определенных случаях намагниченность золота "проскакивает" через сверхпроводник.

"Этот эффект не был предсказан. Мы очень удивились и долго пытались объяснить полученные данные с помощью другого распределения намагниченности, которое было предсказано ранее, но данные не сходились, — цитирует сайт НИИЯФ МГУ слова одного из авторов открытия Натальи Пугач — У нас есть некоторые предположения, но полноценного объяснения до сих пор нет. Однако этот эффект дает нам новый способ манипуляции со спинами".

Управление спинами электронов — ключевой компонент спинтронных компьютеров, которые используют спины для хранения и обработки информации. Потенциально такие компьютеры будут иметь высокое быстродействие при минимальном энергопотреблении и выделении тепла. Прежде всего, спинтроника пригодится для высокопроизводительных серверов и суперкомпьютеров, которые сегодня требуют мощных источников энергии и дорогостоящих сложных систем охлаждения.