Гигантский шум в сэндвиче из сверхпроводника и магнита ⚡ экспресс
Измерения дробового шума в переходах сверхпроводник/изолятор/ферромагнетик (V/MgO/Fe) выявили его гигантское усиление — на несколько порядков выше ожидаемого. Причина — специфическая реализация сверхпроводящего эффекта близости, контролируемого орбитальными симметриями. Нарушение инверсионной симметрии в гетероструктуре и возникающая межфазная спин-орбитальная связь приводят к формированию триплетной сверхпроводимости в ферромагнитном железе, которая радикально отличается от синглетной сверхпроводимости ванадия. Таким образом, экспериментально продемонстрировано, что усиленный дробовой шум, характерный для джозефсоновских контактов с двумя сверхпроводниками, может наблюдаться и в системе с одним сверхпроводником. Это открытие побуждает переосмыслить влияние спин-орбитального взаимодействия и эффектов близости на свойства широкого класса материалов.
Обычный электрический шум — как слабое шипение в наушниках. Это дробовой шум электронов, проходящих через контакт. Но в эксперименте с сэндвичем из сверхпроводящего ванадия, изолятора MgO и магнитного железа этот шум взревел, став громче в сотни раз.
Секрет в эффекте близости: сверхпроводник «заражает» соседние слои своей способностью проводить ток без сопротивления. Обычная сверхпроводимость была объяснена Джоном Бардином, а Лео Эсаки изучил туннельные эффекты. Обычно электроны в сверхпроводнике образуют пары с противоположными спинами — как два танцора, кружащиеся в разные стороны. Но в этом сэндвиче спины выстроились в одном направлении, словно оба кружатся вправо. Это триплетная сверхпроводимость. Именно она позволила току течь без помех через магнитное железо, породив гигантский шум.
Это открытие меняет физику слоистых структур и прокладывает путь к спинтронике — электронике, где вместо заряда используют спин электрона.
🎯 Железо, обычно магнит, в этой структуре на время превращается в сверхпроводник — по нему бежит ток без сопротивления.