Магнитная ручка для сверхпроводящего оркестра ✛
Сверхпроводник похож на оркестр, который играет без единой фальшивой ноты, пока дирижёр не повернёт ручку настройки. В новой работе такой ручкой оказалась магнитная история никелевых контактов. Учёные создали крошечные пластинки из двух оксидов, на границе которых возникает тонкий слой свободных электронов. К этому слою подвели намагниченные никелевые контакты через боковую стенку, и сверхпроводимость не исчезла.
Все устройства переходили в сверхпроводящее состояние при температуре около 100–200 милликельвинов, то есть чуть выше абсолютного нуля. Ток по такому проводнику идёт без сопротивления, как вода по идеально гладкой трубе. Но магнитное поле от никелевых контактов мешает электронам двигаться парами. Оказалось, что внешним полем можно точно скомпенсировать это влияние: сопротивление падало до нуля не в нулевом поле, а при сдвиге примерно на 45 миллитесла в ту или иную сторону.
Раньше было неясно, можно ли соединить намагниченные контакты со сверхпроводящим слоем на скрытой границе, не разрушив сверхпроводимость. Теперь показано, что можно. Более того, магнитное состояние контактов работает как ручка настройки: поворачивая её, мы меняем поле, которое чувствует сверхпроводник, и управляем током. Это первый случай, когда сверхпроводник и ферромагнетик сосуществуют в одной оксидной микромембране с боковым контактом.
Оркестр из первой фразы теперь звучит иначе. Мы не просто слушаем его игру, а можем поворачивать ручку настройки, зная, что каждая нота зависит от того, как ручку крутили раньше. Следующий шаг — научиться управлять двумя контактами независимо, чтобы проверить, рождаются ли там новые типы электронных пар. Тогда сверхпроводящая память и логика станут реальностью.
Компенсационное поле ±45 мТ соответствует намагниченности никеля около 2.5×10⁵ А/м, что близко к насыщению тонких плёнок никеля. Это значит, что при таком поле контакты всё ещё полностью намагничены, и их поле рассеяния можно точно компенсировать внешним полем.