Nogle superledere kan også bære spin -strømme

Forskere har vist, at visse superledere - materialer, der bærer elektrisk strøm med nul modstand ved meget lave temperaturer - også kan bære strømme af 'spin'. Den vellykkede kombination af superledning og spin kan føre til en revolution inden for højtydende computing, ved dramatisk at reducere energiforbruget.

Spin er en partikels iboende vinkelmoment, og transporteres normalt i ikke-superledende ikke-magnetiske materialer af individuelle elektroner. Spin kan være 'op' eller 'ned', og for ethvert givet materiale, der er en maksimal længde, som spin kan udføres. I en konventionel superleder er elektroner med modsatte spins parret sammen, så en strøm af elektroner bærer nul -spin.

Et par år siden, forskere fra University of Cambridge viste, at det var muligt at oprette elektronpar, hvor spinnene er justeret:op-op eller ned-ned. Spinnestrømmen kan transporteres af par opad og nedad, der bevæger sig i modsatte retninger med en nettoladestrøm på nul. Evnen til at skabe sådan en ren spin-superstrøm er et vigtigt skridt i retning af teamets vision om at skabe en superledende computingteknologi, der kunne bruge massivt mindre energi end den nuværende siliciumbaserede elektronik.

Nu, de samme forskere har fundet et sæt materialer, der tilskynder til parring af spin-justerede elektroner, så en centrifugeringsstrøm flyder mere effektivt i den superledende tilstand end i den ikke-superledende (normale) tilstand. Deres resultater er rapporteret i journalen Naturmaterialer .

"Selvom nogle aspekter af normal tilstand spin elektronik, eller spintronics, er mere effektive end standard halvlederelektronik, den store applikation er blevet forhindret, fordi de store ladestrømme, der kræves for at generere spinstrømme, spilder for meget energi, "sagde professor Mark Blamire fra Cambridge's Institut for Materialevidenskab og Metallurgi, der ledede forskningen. "En fuldstændigt superledende metode til at generere og kontrollere spin-strømme giver en måde at forbedre dette på."

I det aktuelle arbejde, Blamire og hans samarbejdspartnere brugte en stak metalfilm med flere lag, hvor hvert lag kun var få nanometer tykt. De observerede, at når der blev påført et mikrobølgeområde på filmene, det fik det centrale magnetiske lag til at udsende en spin -strøm i superlederen ved siden af.

"Hvis vi kun brugte en superleder, centrifugeringsstrømmen blokeres, når systemet er afkølet til under temperaturen, når det bliver en superleder, "sagde Blamire." Det overraskende resultat var, at da vi tilføjede et platinlag til superlederen, spin -strømmen i den superledende tilstand var større end i normal tilstand. "

Selvom forskerne har vist, at visse superledere kan bære spinstrømme, indtil videre forekommer disse kun over korte afstande. Det næste trin for forskergruppen er at forstå, hvordan man øger afstanden, og hvordan man styrer spinstrømmene.