La superconductividad es un fenómeno físico que ocurre a bajas temperaturas en muchos materiales que se manifiesta a través de una resistencia eléctrica que desaparece y la expulsión de campos magnéticos del interior del material. Los superconductores ya se utilizan para imágenes médicas, circuitos digitales rápidos o magnetómetros sensibles y sostienen unSin embargo, la conductividad de la mayoría de los superconductores tecnológicamente importantes no es "super". En estos llamados superconductores tipo II, un campo magnético externo penetra en el material en forma de líneas cuantificadas de flujo magnético.Estas líneas de flujo se conocen como vórtices Abrikosov, que llevan el nombre de Alexei Abrikosov, cuya predicción le trajo el premio Nobel de Física en 2003. Ya a corrientes eléctricas moderadamente fuertes, los vórtices comienzan a moverse y el superconductor ya no puede transportar la corriente sin resistencia.
En la mayoría de los superconductores, un estado de baja resistencia está limitado por velocidades de vórtice del orden de 1 km / s que establecen los límites prácticos de uso de superconductores en diversas aplicaciones. Al mismo tiempo, tales velocidades no son lo suficientemente altas como para abordar elfísica rica genérica para sistemas colectivos sin equilibrio.Ahora, un equipo internacional de científicos de la Universidad de Viena, la Universidad Goethe de Frankfurt, el Instituto de Microestructuras de RAS, la Universidad Nacional V. Karazin de Jarkov, el Instituto B. Verkin para Baja TemperaturaLa Física e Ingeniería de NAS ha encontrado un nuevo sistema superconductor en el que los cuantos de flujo magnético pueden moverse a velocidades de 10-15 km / s. El nuevo superconductor exhibe una rara combinación de propiedades: alta uniformidad estructural, gran corriente crítica y relajación rápida deelectrones calentados. La combinación de estas propiedades asegura que el fenómeno de inestabilidad de flujo de flujo - transición abrupta de un superconductor de baja resistenciaal estado de conducción normal: tiene lugar a corrientes de transporte suficientemente grandes.
"En los últimos años, han aparecido trabajos experimentales y teóricos que apuntan a un problema notable; se ha argumentado que los vórtices impulsados por la corriente pueden moverse incluso más rápido que los portadores de carga superconductores", dice Oleksandr Dobrovolskiy, autor principal del recientepublicación en Comunicaciones de la naturaleza y jefe del Laboratorio de Superconductividad y Spintronics de la Universidad de Viena. "Sin embargo, estos estudios utilizaron estructuras locales no uniformes. Inicialmente, trabajamos con películas limpias de alta calidad, pero luego resultó que los superconductores sucios son mejores candidatosmateriales para soportar la dinámica del vórtice ultrarrápido. Aunque la fijación intrínseca en estos no es necesariamente tan débil como en otros superconductores amorfos, la relajación rápida de los electrones calentados se convierte en el factor dominante que permite el movimiento del vórtice ultrarrápido ".
Para sus investigaciones, los investigadores fabricaron un superconductor Nb-C por deposición inducida por haz de iones enfocado en el grupo del Prof. Michael Huth en la Universidad Goethe en Frankfurt am Main, Alemania. Notablemente, además de velocidades de vórtice ultrarrápidas en Nb-C, la tecnología de nanofabricación de escritura directa le permite a uno fabricar nano-arquitecturas de forma compleja y circuitos fluxónicos 3D con interconectividad intrincada que puede encontrar aplicación en el procesamiento de información cuántica.
Desafíos para investigaciones de materia de vórtices ultrarrápidos
"Para alcanzar la corriente máxima que puede transportar un superconductor, la llamada corriente de separación, se necesitan muestras bastante uniformes en una escala de longitud macroscópica que se debe en parte a pequeños defectos en un material. Alcanzar la corriente de separación no essolo es un problema fundamental, pero también es importante para las aplicaciones; una tira superconductora de un micrómetro de ancho puede cambiarse a un estado resistivo mediante un solo fotón infrarrojo cercano u fotón óptico si la tira está polarizada por una corriente cercana al valor de la corriente de desemparejamiento, comofue predicho y confirmado en experimentos recientes. Este enfoque abre perspectivas para la construcción de detectores de fotones individuales de gran área que podrían usarse, por ejemplo, en microscopía confocal, criptografía cuántica en el espacio libre, comunicación óptica en el espacio profundo ", dice Denis Vodolazov, investigador principal del Instituto.para Microestructuras de RAS, Rusia.
Los investigadores estudiaron con éxito la rapidez con que los vórtices se pueden mover en tiras superconductoras de Nb-C sucias que tienen una corriente crítica en un campo magnético cero cerca de la corriente de desemparejamiento. Sus resultados indican que la inestabilidad del flujo de flujo comienza cerca del borde donde los vórtices entran en la muestra porquede la densidad de corriente mejorada localmente. Esto ofrece información sobre la aplicabilidad de los modelos de inestabilidad de flujo de flujo ampliamente utilizados y sugiere que Nb-C sea un buen material candidato para detectores rápidos de fotón único.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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