Сверхпроводимость, обученная способствовать намагничиванию: обнаружен эффект сверхпроводимости, который поможет создавать суперкомпьютеры будущего

Исследовательская группа, в которую входила Наталья Пугач из Института ядерной физики им. Скобельцына, изучала взаимодействие между сверхпроводимостью и намагниченностью, чтобы понять, как управлять электронными спинами (электронными магнитными моментами) и создать электронику нового поколения.

В традиционной микроэлектронике информация кодируется с помощью электрических зарядов. В спиновой электронике — или спинтронике — информация кодируется с помощью спина электрона, который может быть направлен вдоль или против определенной оси.«Сверхпроводящие устройства спинтроники будут потреблять гораздо меньше энергии и выделять меньше тепла. Это означает, что эта технология позволит создавать гораздо более экономичные и стабильные вычислительные машины и суперкомпьютеры», — поясняет Наталья Пугач.

Основное препятствие для разработки этих устройств заключается в том, что спины электрона и других заряженных частиц очень трудно контролировать. Результаты этого нового исследования показывают, что сверхпроводники могут быть полезны в процессе переноса спина, а ферромагнетики могут использоваться для управления спинами.Сверхпроводящее состояние очень чувствительно к магнитным полям: сильные магнитные поля разрушают его, но сверхпроводники полностью вытесняют магнитное поле.

Практически невозможно заставить обычные сверхпроводники и магнитные материалы взаимодействовать друг с другом из-за их противоположного направления магнитного упорядочения намагниченности: в хранилищах магнитных слоев магнитное поле стремится расположить спины в одном направлении, а пара Купера (пара БКШ) в обычном сверхпроводники имеют противоположные спины.«Мои коллеги экспериментировали с устройствами, называемыми сверхпроводящими спин-клапанами.

Они выглядят как« бутерброд », состоящий из нанослоев ферромагнитного материала, сверхпроводника и других металлов. Изменяя направление намагничивания, можно управлять током в сверхпроводнике. Толщина слоев имеет решающее значение, потому что в случае «толстого» сверхпроводника невозможно увидеть какие-либо интересные эффекты », — поясняет Наталья Пугач.

Во время экспериментов ученые бомбардировали экспериментальные образцы мюонами (частицами, которые напоминают электроны, но в 200 раз тяжелее) и анализировали их диссипативное рассеяние. Этот метод дал исследователям возможность понять, как происходит намагничивание в разных слоях образца.Спиновый клапан состоял из двух слоев ферромагнитного кобальта, одного сверхпроводящего слоя ниобия толщиной примерно 150 атомов и слоя золота. В эксперименте исследователи обнаружили неожиданный эффект: когда направления намагниченности в двух ферромагнитных слоях не были параллельны, взаимодействие между этими слоями и сверхпроводящим слоем приводило к индуцированной намагниченности в слое золота, «перепрыгивая» сверхпроводник.

Когда ученые изменили направления намагниченности в двух слоях, сделав их параллельными, этот эффект практически исчез: напряженность поля уменьшилась в 20 раз.«Этот эффект был неожиданным. Мы были очень удивлены, обнаружив его.

Ранее мы пытались объяснить результаты с помощью другой схемы распределения намагниченности, которая была предсказана ранее, но тщетно. У нас есть некоторые гипотезы, но у нас до сих пор нет полного объяснения. Но, тем не менее, этот эффект позволяет использовать новый метод манипуляций со спинами », — говорит Наталья Пугач.

Вполне возможно, что открытие позволит разработать концептуально новые элементы спинтроники. По словам Натальи Пугач, технологии сверхпроводящей спинтроники могут помочь в создании суперкомпьютеров и мощных серверов, энергопотребление и тепловыделение которых создают гораздо больше проблем, чем в случае обычных настольных компьютеров.«Развитие компьютерных технологий было основано на полупроводниках.

Они хороши для персональных компьютеров, но когда вы используете эти полупроводники для создания суперкомпьютеров, они выделяют тепло и шум, требуют мощных систем охлаждения. Спинтроника позволяет решить все эти проблемы», — Наталья — заключает Пугач.


9 комментариев к “Сверхпроводимость, обученная способствовать намагничиванию: обнаружен эффект сверхпроводимости, который поможет создавать суперкомпьютеры будущего”

  1. Надо для него место в мавзолее освободить! Старого Вовку закопать а нового положить… пусть алени молятся новому Богу!

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.