Technologies de l’information vertes : la supraconductivité rencontre la spintronique


Supraconductivité

Crédit : CC0 Domaine Public

Lorsque deux zones supraconductrices sont séparées par une bande de matériau non supraconducteur, un effet quantique spécial peut se produire qui couple les deux zones : l’effet Josephson. Lorsque le matériau d’espacement est un ferromagnétique semi-métallique, de nouvelles implications pour les applications de apparaissent. Une équipe internationale a maintenant conçu pour la première fois un système matériel qui a un effet Josephson exceptionnellement profond. Voici les domaines de supraconducteur YBa2Cu3??7e sont formées par une région de manganite ferromagnétique semi-métallique (La2/3Sr1/3MnO3) d’un micromètre de large.

A l’aide de mesures de magnétotransport, les chercheurs ont pu mettre en évidence la présence d’un supercourant circulant dans la manganite – ce supercourant est créé par le couplage supraconducteur entre les deux zones supraconductrices et est donc l’expression d’un effet Josephson avec une longue macroscopique .

Extrêmement rare : triplet

De plus, les scientifiques ont étudié une autre propriété intéressante avec des conséquences profondes pour les applications spintroniques. Dans les supraconducteurs, les électrons s’apparient pour former ce que l’on appelle des paires de Cooper. Dans la grande majorité des matériaux supraconducteurs, ces paires sont constituées d’électrons de spins opposés afin de minimiser le champ magnétique d’échange, ce qui est préjudiciable à la stabilisation de la supraconductivité. Le ferromagnétique utilisé par l’équipe internationale était un semi-ferromagnétique dans lequel un seul électron de type spin pouvait circuler. Le fait qu’un supercourant ait été détecté dans ce matériau implique que les paires de Cooper de ce supercourant doivent être constituées d’électrons de même spin. Cette supraconductivité dite « triplet » est extrêmement rare.

Cartographie des domaines magnétiques à BESSY II

« À la station BESSY II XMCD-PEEM, nous avons cartographié et mesuré les domaines magnétiques au sein de l’espaceur manganite. Nous avons observé de grandes zones qui sont magnétisées de manière homogène et relient les zones supraconductrices. Les paires de spins triplet peuvent se propager librement dans ces derniers », explique le Dr. Sergio Valencia Molina, physicien HZB, qui a supervisé les mesures à BESSY II.

Les courants supraconducteurs circulent sans résistance, ce qui les rend intéressants pour les applications à faible consommation d’énergie. Dans le cas présent, ce courant est constitué d’électrons de même spin. De tels courants polarisés en spin pourraient être utilisés dans de nouvelles applications spintroniques supraconductrices pour le transport (sur de longues distances) et la lecture/écriture d’informations tout en bénéficiant de la stabilité créée par la cohérence quantique macroscopique de l’effet Josephson.

Le nouveau dispositif composé de composants supraconducteurs et ferromagnétiques ouvre des opportunités pour la spintronique supraconductrice et de nouvelles perspectives pour l’informatique quantique.


Combiner deux approches pour faire progresser l’informatique quantique


Plus d’information:
D. Sanchez-Manzano et al, Couplage Josephson à haute température extrêmement longue portée via un ferromagnétique semi-métallique, Matériaux naturels (2021). DOI : 10.1038 / s41563-021-01162-5

Fourni par l’Association Helmholtz des centres de recherche allemands

Citation: Technologies de l’information : la supraconductivité la spintronique (2021, 2 décembre), consulté le 3 décembre 2021 sur https://phys.org/news/2021-12-green-technologies-superconductivity-spintronics.html

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