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 потеряли своих свойств и при этом ученые могли наблюдать за тем, что происходит внутри них.
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 Мейсснера.
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.
