La texture magnétique pilote la supraconductivité dans un nanofil express
Un nanofil ressemble à un câble minuscule : à l'intérieur, un cœur magnétique ; à l'extérieur, une gaine d'aluminium qui peut conduire le courant sans résistance. Mais ils ne cohabitent pas facilement : un champ magnétique puissant détruit la supraconductivité, comme le bruit couvre une mélodie douce. Dans ce travail, un nanofil d'arséniure d'indium a été recouvert d'une couche d'un composé magnétique d'europium et de soufre, puis d'aluminium. La supraconductivité dans l'aluminium n'était préservée que là où le champ magnétique interne était presque nul — par exemple aux frontières entre domaines magnétiques, où l'aimantation change de direction et ses effets s'annulent mutuellement.
L'expérience a montré que la supraconductivité n'apparaissait que lorsque le cœur magnétique était dans un état multidomaine — divisé en de nombreuses régions avec des orientations d'aimantation différentes. En moyenne sur la longueur du fil, le champ était presque nul et la supraconductivité survivait. Dès que le cœur était aimanté de manière uniforme, la supraconductivité disparaissait complètement.
Les cartes ont montré que la texture magnétique n'était pas figée : un champ externe faible, inférieur à un millième de tesla, déplaçait la frontière entre domaines le long du fil à une vitesse d'environ 5,5 micromètres par millitesla. La région où le champ s'annule et où la supraconductivité pourrait exister se déplacerait avec cette frontière. C'est une sorte de curseur : on tourne le bouton du champ externe, et la zone supraconductrice se déplace le long du fil, comme une tache lumineuse le long d'une guirlande.
Un tel contrôle de la supraconductivité par la texture magnétique pourrait servir de base pour les qubits — les éléments d'un ordinateur quantique — ainsi que pour la logique et la mémoire supraconductrices. Le nanofil se transforme en un circuit reconfigurable, où les régions souhaitées sont activées et désactivées par un faible champ magnétique.
Les domaines magnétiques dans le cœur du nanofil peuvent être déplacés par un champ des dizaines de fois plus faible que celui d'un aimant de réfrigérateur — et la région supraconductrice se déplace avec eux.
L'idée de régions supraconductrices reconfigurables par un champ magnétique évoque les champs de force contrôlés de la science-fiction, mais à l'échelle d'un nanofil.