Показана возможность создания спинтронных устройств на сверхпроводниках

Показана возможность создания спинтронных устройств на сверхпроводниках

...Ибо спиновый ток сам по себе требует приложения приличного электрического заряда. Кроме того, спиновые токи не прочь «разбежаться», что приводит к потере затрачиваемой энергии и рассеиванию её в виде тепла.

Казалось, бы для снижения теплопотерь стоит изготавливать спинтронные устройства из сверхпроводящих материалов. Однако до сего дня считалось, что сверхпроводники и спинтроника несовместимы. Исследование, проведенное в Кембриджском университете (Великобритания) под руководством Джейсона Робинсона (Jason Robinson), к счастью, доказывает, что это не совсем так.

Сегодня 3% всего электричества, затрачиваемого в Европе, уходит на поддержание работы дата-центров, где энергия в основном рассеивается в виде тепла. Поэтому сочетание высокой производительности с минимальными тепловыми потерями звучит как насущная необходимость, но в случае сверхпроводников и спинтроники оно, к сожалению, трудно реализуемо. Ведь сверхпроводимость «стоит» на куперовских парах, в которых каждый из двух электронов имеет иной спин, а спин пары в целом выходит «никаким».

Как же тогда записывать «единички» и «нули» без нарушения сверхпроводящего состояния?

Чтобы решить эту проблему, учёные внедрили в сверхпроводящее спинтронное устройство слой из лантаноида гольмия, в котором образуется вращающийся магнитный слой. Благодаря этому входящая куперовская пара продолжает существовать даже тогда, когда спин одного из её электронов меняется, становясь параллельными спину другого. В эксперименте такие «параллельные» по спину куперовские пары удалось надёжно зарегистрировать, показав тем самым возможность эффективного применения сверхпроводящих компонентов в спинтронике и сведя к нулю её паразитное тепловыделение.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.

Подготовлено по материалам Кембриджского университета.