Suprajohteet näyttävät magneeteilla tien

Löydetty uusi suprajohtavuuden ja magneettisuuden välinen rinnakkaiselon muoto

Suprajohtavuus hallitsee magneettisuutta: Kokeen alussa ferromagneettiset kerrokset (M) ovat kaikki yhtä hyvin magnetoituneita (vasemmalla). Jos järjestelmä jäähdytetään tarpeeksi, jotta suprajohtavat kerrokset (S) menettävät vastuksensa, magnetointi muuttuu äkillisesti (oikea). © Paul Scherrer -instituutti / J. Stahn
lukea ääneen

Ferromagneettisuus ja suprajohtavuus eivät ole yhteensopivia. Siksi niitä ei esiinny yhdessä tavanomaisissa materiaaleissa. Rinnakkaiseloa voidaan kuitenkin pakottaa järjestämällä vuorotellen ohuita kerroksia ferromagneetteja ja suprajohteita. Sveitsiläiset tutkijat ovat nyt tutkineet, mitä tapahtuu käytettäessä korkean lämpötilan suprajohdinta. Niiden tulos: korkean lämpötilan suprajohdin "asettaa äänen" ja muuttaa perusteellisesti ferromagneetin tilaa.

{1r}

Ison-Britannian Freiburgin yliopiston ja Paul Scherrer -instituutin tutkijat raportoivat tästä uudesta variantista suprajohtavuuden ja ferromagnetiikan välisessä kilpailussa tiedelehden "Nature Materials" verkkolehdessä.

Suprajohtavuuden ja ferromagneettisuuden välisestä kilpailusta johtuvilla kompromissitiloilla on usein ominaisuuksia, jotka voivat olla hyödyllisiä tulevissa teknisissä sovelluksissa - esimerkiksi kvantitietokoneissa.

Kuten tanskalaiset rakennuspalikat

Tutkijoilleen tutkijat järjestivät vuorotellen kymmenen nanometrin ohuita kerroksia korkean lämpötilan suprajohteesta Y0.6Pr0.4Ba2Cu3O7 ja ferromagneetista La2 / 3Ca1 / 3MnO3. näyttö

"Tehdessämme niin me hyödynsimme sitä, että nämä oksidit, kuten kuuluisat tanskalaiset rakennuspalikat, voidaan pinota erittäin hyvin päällekkäin ja yhdistää siten erittäin korkealaatuisiksi kerrosrakenteiksi", sanoo PSI: n tutkija Christof Niedermayer ja selittää käytettyjen materiaalien valintaa.

Odottamaton vaikutus

Aluksi kaikki ferromagneettiset kerrokset magnetoitiin tasaisesti kokeessa. Kuitenkin, kun tutkijat jäähdyttivät näytteensä niin paljon, että suprajohdinkerrokset menettivät sähkövastuksensa, magnetoituminen muuttui äkillisesti: nyt joka toinen kerros oli melkein kaksinkertaisesti magnetoitua kuin ennen, muut yhtä hyvät kuin enää.

Tutkijat selittävät tämän yllättävän vaikutuksen sillä, että magneettimateriaalissa on useita mahdollisia tiloja. Mikä oikeasti oletetaan, riippuu erittäin herkästi ulkoisista olosuhteista - esimerkiksi siirtymästä naapurikerrosten suprajohtavuuteen. Se, että tämä voisi selittää vaikutuksen, heijastuu myös siihen, että se riippuu muista tekijöistä, kuten substraatin sisäisistä rasituksista, eli substraatista, jolle kerrokset levitetään.

Paul Scherrer -instituutin SINQ-neutronilähteen tutkijat tutkivat nämä kerrosjärjestelmät. He hyödynsivät sitä tosiasiaa, että polarisoidut neutronit voivat määrittää näytteen sisällä olevat magneettiset rakenteet atomitarkkuudella.

Mielenkiintoisia sovelluksia?

Epätavallisten ominaisuuksiensa ansiosta magneettimateriaaleista valmistetut ohutkalvojärjestelmät ovat mullisaneet nykyaikaisen elektroniikan, ja tämä uusi vaikutus voi löytää myös mielenkiintoisia sovelluksia. Näiden järjestelmien konkreettiset edut näyttävät vain tulevaisuuden.

"Työmme kuitenkin ainakin osoittaa, että oksidikerrosrakenteilla on hämmästyttävän laaja valikoima epätavallisia ominaisuuksia", korostaa professori Christian Bernhard Fribourgin nanomateriaalikeskuksesta - FriMat der Universit t Freiburg.

(idw - Paul Scherrer Institute (PSI), 16.02.2009 - DLO)