Гигантский шум в сэндвиче из сверхпроводника и магнита ⚡ экспресс
Измеряя дробовой шум (следствие квантования заряда) в структурах сверхпроводник/изолятор/ферромагнетик (V/MgO/Fe), авторы зафиксировали его гигантский рост — на порядки выше расчётного. Причина — необычный эффект близости: сверхпроводник влияет на соседние слои, и из-за спин-орбитальной связи (взаимодействия спина с движением) там возникает триплетная сверхпроводимость, радикально отличная от исходной. Это похоже на то, как одно слово может полностью изменить смысл фразы. Такой усиленный шум ранее видели только в контактах двух сверхпроводников, но не в одиночном — открытие заставляет пересмотреть роль спин-орбитальных эффектов.
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.