Близость со сверхпроводником поменяла свойства ферромагнетика

Фото: open-dubna.ru

Исследователи из МФТИ обнаружили необычное спин-волновое явление в сочетаниях сверхпроводящих и ферромагнитных материалов. Спиновые волны в последнее время рассматриваются в перспективе применений в элементах альтернативной пост-кремниевой электроники. Результаты опубликованы на страницах журнала Advanced Functional Materials.

Спиновая волна представляет собой коллективные гармонические колебания ориентаций спинов, распространяющиеся внутри магнитных материалов – ферромагнетиках и ферримагнетиках. Эти материалы характеризуются спонтанной намагниченностью: они становятся намагниченными в отсутствие внешнего магнитного поля при определенной температуре . Спин (spin - вращение) — собственный магнитный момент электрона, который характеризуется ориентацией. Так называемое "обменное" взаимодействие между спинами электронов в некоторых материалах способствует коллективной ориентации спинов в одном направлении, что и приводит к возникновению спонтанной намагниченности. Ученые показали, что если такая волна распространяется вблизи сверхпроводящей поверхности, то ее скорость значительно изменится.

"Сверхпроводимость и ферромагнетизм являются антагонистическими явлениями – в их основе лежат прямо противоположные основы. Поэтому их сосуществование всегда вызывает фундаментальный интерес. Совмещение в устройствах, так называемая гибридизация, позволяет расширить функциональные возможности этих устройств или осуществить их работу на новых физических принципах", - говорит Игорь Головчанский, научный сотрудник лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ. Традиционно, при сочетании сверхпроводящих и ферромагнитных материалов, происходит модификация сверхпроводящей составляющей системы. Однако, в этой работе при сочетании ниобия и пермаллоя — классических модельных металлических материалов, свои свойства поменяла ферромагнитная составляющая.

Для проведения исследований ученые разместили ферромагнитную пленку из сплава пермаллой на сверхпроводящей ниобиевой поверхности и измеряли сверхвысокочастотные (СВЧ) свойства этой комбинации в магнитном поле. Прохождение СВЧ сигнала вызывало прецессию магнитного момента в пермаллое - вращение вектора намагниченности вокруг направления поля. При совпадении частот СВЧ излучения с частотами резонансной прецессии магнитного момента, т.е. прецессии момента с максимальной амплитудой, в ферромагнетике наблюдался эффект резонансного поглощения излучения. Однако, резонансы происходили не на тех частотах, на которых их следовало ожидать. По словам Игоря Головчанского: “Наш ключевой экспериментальный результат - то, что эти дополнительные линии спин-волнового резонанса находятся не там где должны быть, а на более высоких частотах. Такое смещение говорит о повышении фазовой скорости спиновых волн вблизи сверхпроводящей поверхности.

 

Рисунок 2: Схема эксперимента. Несколько ферромагнитных пленок из сплава пермаллой (красным) размещены на ко-планарном волноводе, изготовленном из сверхпроводящей ниобиевой пленки   Nb (серый); изоляционные зазоры волновода показаны синим. Черные и зеленые стрелки показывают, соответственно, направление распространения СВЧ сигнала и направление внешнего магнитного поля. Ниобиевый волновод в эксперименте выполняет и роль проводника СВЧ сигнала, и роль экранирующей Мейсснеровской поверхности.

Исследователям (в составе группы из России, Германии и Нидерландов) удалось получить и теоретическое объяснение эффекта. Моделирование процессов в изучаемой системе позволило сделать вывод о том, что увеличение фазовой скорости спиновой волны в ферромагнетика происходит за счет её взаимодействия с собственным зеркальным изображением, расположенным по другую сторону сверхпроводящей поверхности, «в зазеркалье». Это изображение, в свою очередь, создаётся вследствие эффекта Мейсснера – полной экранировки магнитного потока в сверхпроводниках. Тот же эффект работает в популярном опыте с парящим над сверхпроводником магнитом.

Достигаемое в результате нового исследования лучшее понимание гибридных систем сверхпроводник/ферромагнетик в перспективе выводит на ряд практических следствий. "Повышение фазовой скорости спиновых волн может увеличить быстродействие системы или снизить энергопотребление системы за счет уменьшения прикладываемого для достижения необходимых частот магнитного поля. Глобально, результаты этой работы означают что все, что было сделано со спиновыми волнами до настоящего момента, можно переделать сочетая их со сверхпроводниками - и эти системы будут вести себя по-новому", - заключает Игорь Головчанский.

Ранее, в начале 90х, подобные работы проводились в России с керамическими системами железо-иттриевый гранат – высокотемпературный сверхпроводник (например, [БМ Лебедь и СВ Яковлев, Письма в ЖТФ 15, 19, 27 (1989)]).

Источник

Автор: Татьяна Небольсина

Последние новости Подмосковья по теме:
Близость со сверхпроводником поменяла свойства ферромагнетика

- Долгопрудный
Рисунок 1: Спиновая волна и ее зеркальное отражение в сверхпроводнике. Ферромагнетик (красный) помещается на поверхность сверхпроводника (фиолетовый).
13:59 16.08.2018 МФТИ
Рисунок 1: Спиновая волна и ее зеркальное отражение в сверхпроводнике. Ферромагнетик (красный) помещается на поверхность сверхпроводника (фиолетовый). Сверхпроводник не пускает в себя магнитные поля ферромагнетика. Это эквивалентно взаимодействию спинов в ферромагнетике (красные стрелки) с их зеркальным отображением относительно сверхпроводящей поверхности (синие стрелки). - OpenDubna.Ru
Близость со сверхпроводником поменяла свойства ферромагнетика - Дубна
Исследователи из МФТИ обнаружили необычное спин-волновое явление в сочетаниях сверхпроводящих и ферромагнитных материалов.
03:29 16.08.2018 OpenDubna.Ru
 
По теме
 
  Учащимся Ленинского района, добившимся высоких результатов в науке, искусстве и спорте, вручили именные стипендии губернатора Подмосковья и главы Ленинского района.
16.11.2018
Уроки налоговой грамотности прошли в красногорской гимназии - УФНС Московской области В рамках мероприятий по патриотическому воспитанию и профориентации молодежи налоговые инспекции Московской области продолжают проводить уроки налоговой грамотности для школьников и студентов,
16.11.2018
Факультет безопасности жизнедеятельности провел открытый семинар «Методика работы с профильными отрядами в образовательных учреждениях» - МГОУ 13 ноября в МУ до ЦДТ «Родник» городского округа Орехово-Зуево состоялся открытый муниципальный семинар для заместителей директоров по безопасности и руководителей профильных отрядов «Методика работы с профильными отряда
16.11.2018 МГОУ
«Кухни стран мира» в Воскресенском колледже - Администрация Воскресенского района Вчера на базе воскресенского колледжа прошел открытый урок-проект «Кухни стран мира» по учебным предметам «Организация процесса приготовления и приготовление сложной холодной кулинарной продукции» и «Организация процесса
16.11.2018 Администрация Воскресенского района
Представители "Школы Губернатора" в рамках инициативы "Кадры будущего для регионов" на прошлой неделе провели профориентационный двухдневный интенсив для учащихся 7-10 классов.
15.11.2018 Газета Ключ
Как выбрать творческую студию Все родители хотят сделать ребенка эрудированным и образованным, но школьная программа не может охватить всех возможностей детей, поэтому лучший выход - творческие студии.
15.11.2018 Химские новости
Почти 4 тысячи точек наружного освещения установлено в Московской области - Люберецкая панорама ЛЮБЕРЦЫ. 14 ноября. INLUBERTSY.RU - С начала 2018 года в рамках губернаторской программы «Светлый город» установлено свыше 2,5 тысячи точек наружного освещения, сообщает Люберецкое информагентство.
14.11.2018 Люберецкая панорама
В Дежурную часть ОМВД России по г.о. Клин поступило сообщение от 42-летней местной жительницы о том, что неизвестные проникли в дом, расположенный в деревне Бортницы, похитили электробытовую технику.
15.11.2018 МВД Московской области
22-летняя девушка погибла в результате лобового столкновения двух машин в Ступине - Ступинская панорама 22-летняя девушка погибла в результате лобового столкновения двух машин в Ступине, сообщил Ступинскому информагентству источник в Ступинском территориальном управлении силами и средствами ГКУ МО «Мособлпожспас».
16.11.2018 Ступинская панорама
Напоминаем, чтобы сохранить свои сбережения от действий мошенников следуйте нескольким простым правилам:            Никогда не отвечайте и не перезванивайте по телефонам, указанным в подобных СМС-сообщениях: - Извините,
15.11.2018 Серп и Молот
Сотрудниками полиции УМВД России по г.о. Химки задержан ранее судимый 47-летний уроженец ближнего зарубежья, подозреваемый в совершении серии краж.
15.11.2018 Химские новости
Конкурс «Осенние мелодии» прошел в Томилине - Люберецкая панорама ЛЮБЕРЦЫ. 16 ноября. INLUBERTSY.RU - В томилинской библиотеке, что расположена на улице Пионерская, д. 20, в уютном читальном зале собрались гости и участники фестиваля-конкурса «Осенние мелодии»,
16.11.2018 Люберецкая панорама
Мацуев пригласил участников конкурса Чайковского на фестиваль в Клин - РТВ-Подмосковье © «РИА Новости» ,   Евгений Биятов Народный артист России Денис Мацуев на пленарном заседании VII Международного культурного форума в Санкт-Петербурге пригласил всех будущим летом в Клин.
15.11.2018 РТВ-Подмосковье
В Одинцовском районе в Лесногородской СОШ прошел зональный этап марафона творческих программ по БДД - Звенигородские ведомости 14 ноября 2018 года в Лесногородской СОШ прошел зональный этап марафона творческих программ по пропаганде безопасного поведения детей на дорогах среди учащихся МОУ Московской области.
15.11.2018 Звенигородские ведомости
Этой осенью в Переславле-Залесском с успехом прошла персональная выставка молодой художницы Полины Астаховой.
15.11.2018 Газета Факт
Боксеры Рузского округа заняли первые и вторые места на межрегиональном турнире в Десногорске - Красное знамя Победители турнира Антон Зайцев, Саид Махаев и Гегам Варданян Золотые и серебряные медали привезли из Смоленской области боксеры молодежного культурно-спортивного центра «Тучково».
15.11.2018 Красное знамя
Новый фитнес клуб с залами для единоборств и командных тренировок открыли в Пушкино 15 ноября - Газета Маяк Новый фитнес клуб «Фокус» с залами для единоборств и командных тренировок открыли в Пушкино 15 ноября, сообщил Пушкинскому информагентству его руководитель Алексей Савин.
16.11.2018 Газета Маяк
Планируя тренировать своих детей, сотрудники одного из производственных предприятий Балашихи заручились поддержкой состоявшихся спортсменов и оборудовали настоящий футбольный зал в помещении владения 13 Проектной улицы м
14.11.2018 Газета Факт
Блокировка карт «Стрелка» с льготной тарификацией - Администрация г.о. Егорьевск С 17 ноября будут заблокированы карты «Стрелка» с льготной тарификацией (желтая) у пользователей, имеющих социальную карту жителя Московской области с правом бесплатного проезда на общественном транспорте региона.
16.11.2018 Администрация г.о. Егорьевск
Полицейские ГО Дмитров раскрыли кражу автомобиля. - Дмитровский район В Дежурную часть УМВД России по Дмитровскому району поступило заявление от 33-летнего жителя Тверской области о том, что неизвестные похитили его автомобиль отечественного производства,
16.11.2018 Дмитровский район
Московское областное УФАС России рассмотрело жалобу ООО «Интеграл» на действия МБУ «Комбинат по благоустройству и озеленению» городского округа Химки и МКУ «Управление централизации закупок» при проведении электронного а
16.11.2018 Газета Родник
В ходе реализации приоритетного проекта правительства Московской области «Светлый город» в 2018 году в городском округе Шаховская капитально отремонтировано электросетевое хозяйство на 70 объектах.
15.11.2018 Шаховские вести