Показана возможность создания спинтронных устройств на сверхпроводниках

В отличие от обычной электроники, оперирующей движением электронов, спинтроника использует спин электрона. Тем не менее ее проблемы очень близки к болевым точкам электроники классической...

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, ученые 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.

Отчет об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.