Nanowire registrerer Abrikosov -hvirvler

Forskere fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi, Lomonosov Moskva Statsuniversitet, og Institute of Solid State Physics fra det russiske videnskabsakademi har demonstreret muligheden for at detektere Abrikosov-hvirvler, der trænger ind gennem en superleder-ferromagnet-grænseflade. Den enhed, der blev overvejet i deres undersøgelse, udgivet i Videnskabelige rapporter , er en ferromagnetisk nanotråd med superledende elektroder forbundet til den.

Superledere er materialer, der har den egenskab at miste elektrisk modstand under en bestemt kritisk temperatur Tc. En anden overraskende egenskab ved superledere er magnetfeltudstødning (levitation). Denne effekt skyldes en strøm, der strømmer over superlederens overflade, afskærmning af magnetfeltet. Der er også type II superledere, som er gennemtrængelige for den magnetiske flux i form af kvantiserede hvirvler ved en temperatur under kritisk. Dette fænomen blev opkaldt efter Alexey Abrikosov, hvem der oprindeligt forudsagde det. En Abrikosov -hvirvel er en superledende strømvirvel med en ikke -ledende kerne, der bærer en magnetisk fluxkvante.

Olga Skryabina, den første forfatter til papiret og en forsker ved MIPT Laboratory, siger:"Forskningsmålet var at studere co-eksistensen af ​​antagonistiske fænomener i 1-D superleder-ferromagnet-systemer. Sådanne systemer har for nylig været af stor interesse på grund af deres stærke magnetiske anisotropi med forskellige dimensionelle og spin-effekter. Disse fænomener gør sådanne systemer et lovende valg til funktionelle hybrid nano-enheder, f.eks., superledende strømomformere, centrifugeringsventiler, magnetoresistiv RAM. Vi tilsluttede en ferromagnetisk nikkeltråd til superledende niobiumelektroder. "

Forskerne har undersøgt et system af to superledende niobiumelektroder forbundet med et nikkeltråd (figur 1). Det har vist sig, at når magnetfeltet varierer, nanotrådmodstanden afhænger stærkt af virkningerne ved superleder-ferromagnet-grænsen.

Først, fysikerne betragtede systemet i sin normale tilstand, når temperaturen er over den kritiske, og magnetfeltet trænger ligeledes igennem alle strukturens dele (figur 2a.) Prøvemodstanden ændrede sig ikke signifikant med stigningen i magnetfeltstyrken. Derefter sænkede forskerne temperaturen under den kritiske værdi. Niobiumelektroderne overgik til en superledende tilstand, og deres modstand faldt til nul. På samme tid, eksperimenterede observerede en drastisk stigning i systemmodstanden. Den eneste forklaring på dette var bidrag fra superleder-ferromagnetiske grænser til modstanden. Samtidig, niobiet begyndte at lede afskærmningsstrømme, og superlederen begyndte at ekspulere magnetfeltet (figur 2b). Disse fænomener resulterer i usædvanlige savtand magnetiske modstandskurver, og et skift i forhold til forskellige sweeps (figur 3.)

Olga Skryabina fortsætter:"Vi placerede prøven i et magnetfelt parallelt med nanotrådens midterlinje. Det blev konstateret, at ved at måle prøvens modstand under sådanne forhold, vi kan registrere det øjeblik, hvor en magnetisk fluxkvante kommer ind i eller eksisterer en superledende. "

En hvirvelindtrængning og udgang til/fra niobiet (figur 2c) forårsager savtandens elektriske modstand. Nikkel -nanotråden i systemet fungerer som en lynstang, der "tiltrækker" magnetfeltet. En kontakt med det svækker niobiumelektrodeens superledning, og, dermed, lokaliserer Abrikosov -hvirvels indtrængningspunkt. Forskningen viser en enorm forskel mellem disse superledende kæder og konventionelle elektriske kredsløb. Der er behov for mere forskning af hybride superledere for at udvikle mere avancerede superledende digitale og kvantecomputere, og overfølsomme sensorer.