13 Сентября 2018 К списку

Российские физики открыли новое полезное свойство сверхпроводников

Сверхпроводники могут ускорять движение особых волн внутри магнитных материалов, способных стать основой компьютеров будущего. К такому выводу пришли российские и зарубежные ученые, опубликовавшие статью в журнале Advanced Functional Materials. "Сверхпроводимость и ферромагнетизм — антагонистические явления, в их основе лежат прямо противоположные вещи. Поэтому их сосуществование всегда вызывает фундаментальный интерес. Их совмещение позволяет увеличить быстродействие системы или снизить энергопотребление системы", — рассказывает Игорь Головчанский, физик из МФТИ, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Все сверхпроводники обладают необычным свойством — они "не любят" магнитное поле и стремятся его вытолкнуть наружу в том случае, если линии этого поля с ними контактируют. Если сила поля превышает определенное значение, то тогда сверхпроводник резко теряет свои свойства и становится "обычным" материалом.

Ученых давно интересует то, как этот феномен, который они называют эффектом Мейснера, будет влиять на поведение различных магнитных материалов, которые сегодня применяются для создания носителей информации и вычислительных приборов. Сделать это не так просто, так как нужно, чтобы ни тот, ни другой материал не потерял своих свойств и при этом ученые могли наблюдать за тем, что происходит внутри него.

Экспериментируя со своеобразными "бутербродами" из сверхпроводника на базе ниобия и магнитного материала на базе сплава железа и никеля, Головчанский и его коллеги открыли необычный эффект, о существовании которого раньше ученые не подозревали.

Обстреливая эту структуру пучками микроволн, физики заметили, что магнитный материал сильнее всего взаимодействовал и поглощал это излучение совсем не на тех частотах, которые предсказываются теорией. Дальнейшие опыты показали, что масштабы этих сдвигов очень сильно зависели от температуры сверхпроводника и некоторых других его свойств.

Причиной этого, как выяснилось в ходе последующих опытов и теоретических изысканий, было то, что сверхпроводник ускорил движение так называемых спиновых волн. Этим словом ученые называют особые коллективные колебания электронов внутри магнитных материалов, связанные с изменениями в характере их "вращения" вокруг собственной оси.

Движение этих волн меняет намагниченность того материала, внутри которого они существуют, что можно использовать для передачи информации и массы других целей. Соответственно, сверхпроводник каким-то образом повышает фазовую скорость этих колебаний, что меняет характер взаимодействия магнитных материалов с микроволновым излучением.

Как предполагают Головчанский и его коллеги, спиновые волны ускоряются за счет того, что они взаимодействуют со своеобразным зеркальным отражением самих себя, которое возникает на поверхности сверхпроводника из-за работы эффекта Мейснера.

Ученые надеются, что результаты их опытов и связанная с ними теория помогут ученым, создающим компьютеры будущего на базе спиновых волн, улучшить их быстродействие и понизить энергопотребление, объединив их со сверхпроводниками.

Источник: ria.ru