Первая удачная попытка за 55 лет. Результаты эксперимента 1969 года подтвердили ученые России и Германии

Группа исследователей, в числе которых были физики НИУ ВШЭ, осуществила повторение эксперимента, проведенного в 1969 году. Опыт был направлен на изучение свойств сверхпроводимости. Ученые инициировали сверхпроводимость, ухудшая соединения между слоями сверхпроводника и феррромагнетиками, что привело к улучшенным характеристикам спиновых клапанов по сравнению с традиционными моделями с идеальными контактами.

Такой подход может способствовать разработке более эффективных технологий для хранения информации и вычислений.

С течением электрического тока в металлическом проводнике возникает сопротивление, но при охлаждении некоторых материалов до очень низких температур это сопротивление исчезает, позволяя электричеству протекать без потерь — это явление известно как сверхпроводимость.

С начала XX века ученые стремились разработать систему, в которой можно было бы включать и выключать сверхпроводимость. Исследование привело к конструкции с сверхпроводящим металлом, взаимодействующим с двумя ферромагнетиками, где сочетание слоев влияло на общую сверхпроводимость. Эффект спинового клапана наблюдается при правильной ориентации магнитов.

В 1969 году исследователи продемонстрировали, что система может работать эффективно с диэлектрическими прослойками, но другие группы не смогли повторить эти результаты. Недавние исследования подтвердили значительный эффект спинового клапана и предполагают, что оксидные прослойки могут помимо изоляции ослаблять взаимодействие между слоями. Вопрос о магнитных свойствах этих прослоек требует дальнейшего изучения.

Команда исследователей с участием физиков из НИУ ВШЭ повторила эксперимент 1969 года, связанный с изучением сверхпроводимости и ее свойств. Ученые включали сверхпроводимость — специально ухудшали границы между слоями сверхпроводника и ферромагнетиков в системе — и получили лучшие характеристики спиновых клапанов по сравнению с классическим вариантом, где контакты между слоями идеальны. Такой подход может помочь при создании более эффективных устройств для хранения данных и вычислений.

С точки зрения наивной логики внедрение элементов, которые не проводят ток, — ухудшение для системы. Однако оказалось, что это не всегда так. Диэлектрические прослойки улучшают систему, а их отсутствие, наоборот, “убивает” сверхпроводимость. По-видимому, мы имеем дело с условно хрупкой сверхпроводимостью, чувствительной к внешним воздействиям. И когда ферромагнетики в системе хотят полностью подавить сверхпроводимость, введением границ сверхпроводимость удается восстанавливать.

• Яков Фоминов, профессор факультета физики, ведущий научный сотрудник Международной лаборатории физики конденсированного состояния НИУ ВШЭ

Результаты исследования опубликованы в журнале Beilstein J. Nanotechnology.

Изображение на обложке: freepik