МОСКВА, 5 окт – РИА Новости. Российские физики и их зарубежные коллеги смогли превратить тонкую пластинку из золота в подобие магнита, используя особый сверхпроводник на базе ниобия и несколько кусочков железа, которые могут стать базой для сверхбыстрой и экономичной спиновой электроники, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.
О результатах этого исследования рассказывает пресс-служба НИИ ядерной физики имени Скобельцына при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова.
Главным препятствием для создания спинтронных вычислительных устройств пока является то, что спин электронов и прочих заряженных частиц крайне сложно контролировать. Этого можно достичь, используя сверхпроводники для "транспортировки" спина, и ферромагнетики – для управления его состоянием.
Проблема заключается в том, как объясняет Наталья Пугач из НИИ ядерной физики имени Скобельцына при МГУ, что сверхпроводники и магнитные материалы почти невозможно заставить "общаться" друг с другом из-за диаметрально противоположных физических свойств. Авторы статьи нашли потенциальное решение этой проблеме и попутно намагнитили золото, экспериментируя с "бутербродами" из ферромагнитных материалов и сверхпроводника на базе ниобия.
Измеряя силу магнитных полей в окрестностях и внутри каждого из слоев этого "бутерброда" при помощи мюонного спектроскопа, авторы статьи заметили крайне необычный феномен, который не описывается современными теориями сверхпроводимости и ферромагнетизма.
Оказалось, что взаимодействие сверхпроводника и ферромагнетика порождало намагниченность в расположенном рядом листе из золота, "перепрыгивая" через сверхпроводник. Сила этого поля очень сильно зависела от того, как были намагничены ферромагнитные слои "бутерброда". К примеру, когда ученые "поворачивали" ферромагнетики в одну и ту же сторону, намагниченность листа золота уменьшалась в 20 раз и эффект почти полностью пропадал.
"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", — объясняет Пугач.
Данное открытие позволит создать принципиально новые спинтронные элементы. По словам Пугач, технологии сверхпроводящей спинтроники могут быть полезны для создания суперкомпьютеров, мощных серверов, где потребление энергии и выделение тепла создаёт значительно больше проблем, чем на обычных настольных машинах.
"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 исследователь.
фото: Flokstra et al. / Nature Physics 2015