Учёные из МФТИ обнаружили новые возможности для управления сверхпроводниками

Физики из России выяснили, что двумерные ферромагнитные материалы можно использовать для управления сверхпроводимостью в соседнем слое сверхпроводника, а также для манипуляции спиновыми характеристиками таких многослойных структур. Об этом сообщили в Центре научной коммуникации МФТИ.

Источник изображения сгенерировано нейросетью DALL•Е 3

Нааучный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Григорий Бобков пояснил, что результаты исследования показывают возможность не только включать и выключать сверхпроводимость, но и управлять спиновым расщеплением. Он добавил, что одновременное наличие спинового расщепления и сильной спин-орбитальной связи открывает перспективы для создания электрически управляемых двумерных спиновых сверхпроводников.

Открытие было сделано в ходе теоретического исследования взаимодействия сверхтонких слоев сверхпроводника и ферромагнетика, которые соединены в так называемой гетероструктуре. Это многослойные конструкции из двумерных материалов, которые могут обладать необычными свойствами благодаря взаимодействию частиц в соседних слоях.

Российские физики предположили, что такие взаимодействия можно использовать для управления поведением сверхпроводников и других материалов, которые могут быть использованы в спинтронных устройствах и датчиках. Для этого Бобков и его коллеги исследовали взаимодействия между сверхтонкими слоями диселенида ниобия и диселенида ванадия.

Исследователи отметили, что диселенид ниобия является сверхпроводником, а диселенид ванадия обладает ферромагнитными свойствами. В отсутствие внешних воздействий, взаимодействие между носителями заряда в этих слоях приводит к утрате сверхпроводящих свойств первого слоя. Однако этот эффект можно подавить, приложив напряжение на слой из диселенида ванадия.

Кроме того, исследователи обнаружили, что такие манипуляции позволяют контролировать спиновые характеристики сверхпроводника. Это открывает новые возможности для создания спиновых электронных устройств и спиновой калоритроники — квантовых электронных приборов, в которых направлением спинов управляют с помощью тепловых потоков. Такие открытия значительно расширяют возможности применения сверхпроводниковых гетероструктур, заключили ученые.