Физики подтвердили результаты эксперимента 1969 года
Команда исследователей с участием физиков из НИУ ВШЭ повторила эксперимент 1969 года, связанный с изучением сверхпроводимости и ее свойств. Это первая удачная попытка за 55 лет. Ученые включали сверхпроводимость — специально ухудшали границы между слоями сверхпроводника и ферромагнетиков в системе — и получили лучшие характеристики спиновых клапанов по сравнению с классическим вариантом, где контакты между слоями идеальны. Такой подход может помочь при создании более эффективных устройств для хранения данных и вычислений.
Результаты исследования опубликованы в журнале Beilstein J. Nanotechnology. Когда электрический ток течет по металлическому проводу, он встречает сопротивление. Однако если охладить некоторые материалы до очень низких температур, то сопротивление исчезает, и электричество течет без потерь. Это свойство называют сверхпроводимостью.
Еще с XX века ученые работали над системой, где сверхпроводимость можно будет включать и выключать по желанию. В результате была выбрана структура, в которой сверхпроводящий металл контактирует с двумя ферромагнетиками, влияющими на сверхпроводящие свойства. Один сверхпроводящий слой (S) и два ферромагнитных (F) располагают в порядке F-S-F или F-F-S. Направление магнитов относительно друг друга влияет на общую сверхпроводимость в системе, поэтому если зафиксировать направление одного, а другой вращать, то можно включать и выключать сверхпроводимость. Такое явление называют эффектом сверхпроводящего спинового клапана.
Считается, что когда переход между различными слоями (магнитными и немагнитными) выполнен без барьеров, дефектов и примесей, то удается добиться наибольшего эффекта спинового клапана. Однако в эксперименте 1969 года ученые Дойчер и Минье показали, что система может работать эффективно и при внедрении прослоек из диэлектрика — материала, который не проводит электрический ток, но через который могут проходить электроны. Согласно их данным, в структуре с диэлектрическими прослойками возможно сохранить выраженный эффект спинового клапана. Однако другие научные команды не могли повторить этот результат.
Впервые эксперимент ученых повторила команда из Казанского физико-технического института им. Е.К. Завойского РАН, Института Лейбница по исследованию твердого тела и материалов (Дрезден), Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН и НИУ ВШЭ. Они создали слоистую структуру, в которой использовали свинец как сверхпроводник, кобальт как ферромагнетик, а между ними экспериментально внедрили диэлектрические прослойки. Для этого на одном из этапов изготовления структуры дополнительно вводили кислород, чтобы окислить границы. Полученные окислы уже не проводили электрический ток.
Данные показали, что в полученных структурах наблюдается значительный эффект сверхпроводящего спинового клапана. Ученые объясняют результат тем, что оксидные изолирующие прослойки могут играть двойную роль: ослаблять влияние металлического ферромагнитного слоя на слой сверхпроводника и поддерживать некий эффект близости, который позволяет переключаться между нормальным и сверхпроводящим состояниями. Однако остается открытым вопрос, являются ли сами изолирующие прослойки магнитными. Для ответа на него требуются дополнительные исследования.
«С точки зрения наивной логики внедрение элементов, которые не проводят ток, — ухудшение для системы. Однако оказалось, что это не всегда так. Диэлектрические прослойки улучшают систему, а их отсутствие, наоборот, “убивает” сверхпроводимость, — объясняет профессор факультета физики, ведущий научный сотрудник Международной лаборатории физики конденсированного состояния НИУ ВШЭ Яков Фоминов. — По-видимому, мы имеем дело с условно хрупкой сверхпроводимостью, чувствительной к внешним воздействиям. И когда ферромагнетики в системе хотят полностью подавить сверхпроводимость, введением границ сверхпроводимость удается восстанавливать».
Эффект спинового клапана используется для чтения информации с жестких дисков, в датчиках, измеряющие магнитные поля в компасах и других устройствах. Ученые считают, что продолжение исследования этого подхода поможет улучшить рабочие параметры сверхпроводящих спиновых клапанов. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно