Kredit:Jyväskylä universitet
En grupp teoretiska fysiker från Jyväskylä universitet och Tammerfors universitet, Finland, och Materialfysikcentret i San Sebastian, Spanien, förklarar hur supraledare kan bära magnetisk information till mycket längre avstånd än vad konventionella metaller kan. Fyndet kan vara användbart vid informationsbehandling som använder magnetiska material vid låga temperaturer.
Supraledare bär vad som helst utan att värmas upp – eller gör de det?
Vid låga temperaturer blir vissa material supraledande, vilket resulterar i en försvinnande elektrisk resistivitet. Följaktligen värmer den inte upp att passera en laddningsström genom en supraledare. Förutom laddning har elektroner också andra egenskaper. En av dem är spin, som beskriver elektronens inre rotation runt sig själv. Spinn är den egenskap som behövs för att förstå en annan typ av materialtillstånd:magnetism. Magneter och supraledare finns sällan i enstaka material. Däremot kan magnetiska och supraledande material placeras bredvid varandra så att de påverkar varandra.
Den nya studien, publicerad i Physical Review Letters , visar hur supraledare under vissa omständigheter kan bära inte bara laddningsström mellan metaller, utan även spinnströmmar mellan magneter till relativt långa avstånd utan att producera överskottsvärme. Detta i motsats till vanliga ledare där sådana friktionsfria spinnströmmar försvinner inom atomära avstånd.
Dessa spinnströmmar kan användas för att mediera magnetiska interaktioner mellan olika magneter på ett kontrollerbart sätt. De visar sig också i hur magneterna reagerar på externa tidsberoende stimuli, ett fenomen som studeras speciellt i samband med magnetiskt minne.
Sådana spinnströmmar kan vara svårfångade eftersom de inte producerar elektriska signaler. De kan dock detekteras indirekt genom ändring av den magnetiska konfigurationen. Alternativt modifierar de det magnetiska dynamiska svaret avsevärt. I artikeln beskriver forskarna de experimentella signaturerna som indikerar närvaron av friktionsfria strömmar, i både statiska och dynamiska inställningar.
Risto Ojajärvi, som tillhandahöll den detaljerade beräkningen av effekten, förklarar:"Före vårt arbete fanns det en del förvirring om spinströmmars roll i supraledare och särskilt hur de fungerar i jämvikt. Vi ger nu en enhetlig bild som beskriver friktionsfri jämviktsströmmar på samma fot som de vanliga strömmarna som orsakar uppvärmning."
Verket förklarar hur närvaron av friktionsfria strömmar i vissa fall faktiskt gör att hela systemet värms upp mer, och inte mindre som man kan förvänta sig. Uppvärmningen sker dock inte i supraledaren som förbinder magneterna, utan i själva magneterna, som effektivt kan överföra spinn mellan varandra genom supraledaren. Denna form av kollektiv dynamik är helt ny, och den erbjuder ett brett perspektiv för konstruktion av dynamiska magnetiska tillstånd. + Utforska vidare
