新闻

当前位置/ 首页/ 新闻/ 正文

一些超导体也可以携带旋转电流

自旋是粒子的固有角动量,并且通常由单个电子在非超导非磁性材料中携带。旋转可以是“向上”或“向下”,对于任何给定的材料,旋转都可以进行最大长度。在传统的超导体中,具有相反自旋的电子配对在一起,使得电子流携带零自旋。

几年前,剑桥大学的研究人员表明,有可能产生自旋对齐的电子对:上升或下降。自旋电流可由上升和下降对承载,它们以相反的方向移动,净充电电流为零。创造这种纯旋转超级电流的能力是朝着团队创造超导计算技术的愿景迈出的重要一步,该技术可以比现有的硅基电子技术使用更少的能量。

现在,同样的研究人员发现了一组促进自旋排列电子配对的材料,使得自旋电流在超导状态下比在非超导(正常)状态下更有效地流动。他们的研究结果发表在Nature Materials杂志上。

“虽然普通状态自旋电子设备或自旋电子设备的某些方面比标准半导体电子设备更有效,但它们的大规模应用已被阻止,因为产生自旋电流所需的大量充电电流会浪费太多能量,”Mark Blamire教授说。剑桥大学材料科学与冶金系领导该研究。“产生和控制自旋电流的全超导方法提供了一种改进方法。”

在目前的工作中,Blamire和他的合作者使用了多层金属薄膜,其中每层只有几纳米厚。他们观察到,当微波场施加到薄膜上时,它会使中心磁性层向其旁边的超导体发射自旋电流。

“如果我们只使用超导体,一旦系统冷却到温度低于超导体时,自旋电流就会被阻断,”Blamire说。“令人惊讶的结果是,当我们向超导体添加铂层时,超导状态下的自旋电流大于正常状态。”

尽管研究人员已经证明某些超导体可以携带自旋电流,但到目前为止这些超导体只能在短距离内发生。研究团队的下一步是了解如何增加距离以及如何控制自旋电流。