La superconductividad, que es casi incompatible con el campo magnético, bajo ciertas condiciones puede promover la magnetización. La científica rusa Natalya Pugach del Instituto Skobeltsyn de Física Nuclear de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov descubrió este efecto aún por explicar con sus colegas británicos, cuyosgrupo teórico dirigido por el profesor Matthias Eschrig. Sugieren que las técnicas basadas en este efecto pueden acercarnos a futuras supercomputadoras: dispositivos espintrónicos. Su estudio fue publicado en la revista Física de la naturaleza .
El equipo de investigación, que incluía a Natalya Pugach del Instituto Skobeltsyn de Física Nuclear, estudió las interacciones entre la superconductividad y la magnetización para comprender cómo controlar los espines electrónicos momentos magnéticos electrónicos y crear la nueva generación de electrónica.
En la microelectrónica tradicional, la información se codifica a través de las cargas eléctricas. En la electrónica de espín, o espintrónica, la información se codifica a través del espín de electrones, que podría dirigirse a lo largo de un eje en particular.
"Los dispositivos espintrónicos superconductores demandarán mucha menos energía y emitirán menos calor. Esto significa que esta tecnología permitirá crear máquinas informáticas y supercomputadoras mucho más económicas y estables", explica Natalya Pugach.
El principal obstáculo para el desarrollo de estos dispositivos radica en el hecho de que los espines del electrón y de otras partículas cargadas son muy difíciles de controlar. Los resultados de esta nueva investigación muestran que los superconductores pueden ser útiles en el proceso deel transporte de espines y la ferromagnética se pueden usar para controlar los espines.
El estado superconductor es muy sensible a los campos magnéticos: los campos magnéticos fuertes lo destruyen, pero los superconductores expulsan el campo magnético por completo. Es casi imposible hacer que los superconductores ordinarios y los materiales magnéticos interactúen entre sí debido a su dirección de orden magnética opuesta.magnetización: en los almacenes de capas magnéticas, el campo magnético tiende a organizar los giros en una dirección, y el par Cooper par BCS en superconductores ordinarios tiene giros opuestos.
"Mis colegas experimentaron con dispositivos llamados válvulas de giro superconductoras. Parecen un" emparedado ", hecho de nanocapas de material ferromagnético, superconductor y otros metales. Al cambiar la dirección de magnetización es posible controlar la corriente en el superconductor.El grosor de las capas es crucial, porque en el caso del superconductor "grueso" es imposible ver efectos interesantes ", explica Natalya Pugach.
Durante los experimentos, los científicos bombardearon las muestras experimentales con muones partículas que se asemejan a electrones, pero son 200 veces más pesadas y analizaron su dispersión de disipación. Este método les dio a los investigadores la posibilidad de comprender cómo se produce la magnetización en diferentes capas de la muestra.
La válvula de rotación consistía en dos capas ferromagnéticas de cobalto, una capa superconductora de niobio con un espesor de aproximadamente 150 átomos y una capa de oro. En el experimento, los investigadores descubrieron un efecto inesperado: cuando las direcciones de magnetización en dos capas ferromagnéticas no eran paralelas, lala interacción entre estas capas y la capa superconductora produjo magnetización inducida en la capa de oro, "saltando" el superconductor. Cuando los científicos cambiaron las direcciones de magnetización en dos capas, haciéndolas paralelas, este efecto casi desapareció: la intensidad de campo experimentó una disminución de veinte veces.
"Este efecto fue inesperado. Nos sorprendió mucho descubrirlo. Anteriormente tratamos de explicar los resultados con otro patrón de distribución de magnetización, que se predijo anteriormente, pero en vano. Tenemos algunas hipótesis, pero aún no tenemos ningunaexplicación completa. Sin embargo, este efecto nos permite utilizar el nuevo método de manipulación con giros ", dice Natalya Pugach.
Es bastante posible que el hallazgo permita que el desarrollo desarrolle elementos espintrónicos conceptualmente nuevos. Según Natalya Pugach, las tecnologías superconductoras de espintrónica pueden ayudar a construir supercomputadoras y servidores potentes, cuyo consumo de energía y emisión de calor crean muchos más problemas que en el casode computadoras de escritorio ordinarias.
"El desarrollo de tecnologías informáticas se basó en semiconductores. Son buenos para las computadoras personales, pero cuando se usan estos semiconductores para construir supercomputadoras, producen calor y ruido, demandan potentes sistemas de enfriamiento. Spintronics permite resolver todos estos problemas", -- Natalya Pugach concluye.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Moscú Lomonosov . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :