I ricercatori hanno dimostrato che alcuni superconduttori, materiali che trasportano corrente elettrica con resistenza zero a temperature molto basse, possono anche trasportare correnti di "spin". La riuscita combinazione di superconduttività e spin potrebbe portare a una rivoluzione nel calcolo ad alte prestazioni, riducendo drasticamente il consumo di energia.

Lo spin è il momento angolare intrinseco di una particella, ed è normalmente trasportato in non superconduttori, materiali non magnetici da singoli elettroni. La rotazione può essere "su" o "giù", e per ogni dato materiale, c'è una lunghezza massima che la rotazione può essere effettuata. In un superconduttore convenzionale gli elettroni con spin opposti sono accoppiati insieme in modo che un flusso di elettroni porti spin zero.

Alcuni anni fa, ricercatori dell'Università di Cambridge hanno dimostrato che era possibile creare coppie di elettroni in cui gli spin sono allineati:su-su o giù-giù. La corrente di spin può essere trasportata da coppie up-up e down-down che si muovono in direzioni opposte con una corrente di carica netta pari a zero. La capacità di creare una supercorrente di spin così pura è un passo importante verso la visione del team di creare una tecnologia di calcolo superconduttore che potrebbe utilizzare una quantità enormemente inferiore di energia rispetto all'attuale elettronica basata sul silicio.

Ora, gli stessi ricercatori hanno trovato una serie di materiali che incoraggiano l'accoppiamento di elettroni spin-allineati, in modo che una corrente di spin fluisca più efficacemente nello stato superconduttore che nello stato non superconduttore (normale). I loro risultati sono riportati sulla rivista Materiali della natura .

"Sebbene alcuni aspetti dell'elettronica di rotazione dello stato normale, o spintronica, sono più efficienti dell'elettronica a semiconduttore standard, l'applicazione su larga scala è stata impedita perché le grandi correnti di carica necessarie per generare correnti di spin sprecano troppa energia, " ha affermato il professor Mark Blamire del Dipartimento di scienza dei materiali e metallurgia di Cambridge, che ha condotto la ricerca. "Un metodo completamente superconduttivo per generare e controllare le correnti di spin offre un modo per migliorare questo aspetto".

Nel lavoro attuale, Blamire e i suoi collaboratori hanno utilizzato una pila multistrato di pellicole metalliche in cui ogni strato era spesso solo pochi nanometri. Hanno osservato che quando un campo a microonde è stato applicato ai film, ha fatto sì che lo strato magnetico centrale emettesse una corrente di spin nel superconduttore accanto ad esso.

"Se usassimo solo un superconduttore, la corrente di spin viene bloccata una volta che il sistema si è raffreddato al di sotto della temperatura quando diventa un superconduttore, " ha detto Blamire. "Il risultato sorprendente è stato che quando abbiamo aggiunto uno strato di platino al superconduttore, la corrente di spin nello stato superconduttore era maggiore rispetto allo stato normale."

Sebbene i ricercatori abbiano dimostrato che alcuni superconduttori possono trasportare correnti di spin, finora questi si verificano solo su brevi distanze. Il prossimo passo per il team di ricerca è capire come aumentare la distanza e come controllare le correnti di spin.