Credito:Università di Jyväskylä
Un gruppo di fisici teorici dell'Università di Jyväskylä e dell'Università di Tampere, in Finlandia, e del Materials Physics Center di San Sebastian, in Spagna, spiegano come i superconduttori possono trasportare informazioni magnetiche a distanze molto maggiori rispetto ai metalli convenzionali. La scoperta potrebbe essere utile nell'elaborazione delle informazioni che utilizza materiali magnetici a basse temperature.
I superconduttori trasportano qualsiasi cosa senza riscaldarsi, o no?
A basse temperature, alcuni materiali diventano superconduttivi, provocando una resistività elettrica svanita. Di conseguenza, il passaggio di una corrente di carica attraverso un superconduttore non lo riscalda. Oltre alla carica, gli elettroni hanno anche altre proprietà. Uno di questi è lo spin, che descrive la rotazione interna dell'elettrone attorno a se stesso. Lo spin è la proprietà necessaria per comprendere un altro tipo di stato dei materiali:il magnetismo. Magneti e superconduttori si trovano raramente nei singoli materiali. Tuttavia, i materiali magnetici e superconduttori possono essere posizionati uno accanto all'altro in modo che si influenzino a vicenda.
Il nuovo studio, pubblicato in Physical Review Letters , mostra come in determinate circostanze i superconduttori possono trasportare non solo la corrente di carica tra i metalli, ma anche le correnti di rotazione tra i magneti a distanze relativamente lunghe senza produrre calore in eccesso. Ciò è in contrasto con i normali conduttori in cui tali correnti di spin senza attrito svaniscono entro distanze atomiche.
Queste correnti di spin possono essere utilizzate per mediare le interazioni magnetiche tra diversi magneti in modo controllabile. Si manifestano anche nel modo in cui i magneti rispondono a stimoli esterni dipendenti dal tempo, fenomeno studiato soprattutto nel contesto della memoria magnetica.
Tali correnti di spin possono essere elusive poiché non producono segnali elettrici. Tuttavia, possono essere rilevati indirettamente dal cambiamento della configurazione magnetica. In alternativa, modificano significativamente la risposta dinamica magnetica. Nell'articolo, i ricercatori descrivono le firme sperimentali che indicano la presenza di correnti senza attrito, sia in ambienti statici che dinamici.
Risto Ojajärvi, che ha fornito il calcolo dettagliato dell'effetto, spiega:"Prima del nostro lavoro, c'era una certa confusione sul ruolo delle correnti di spin nei superconduttori e soprattutto sul modo in cui operano in equilibrio. Ora forniamo un quadro unificato che descrive l'assenza di attrito correnti di equilibrio sullo stesso piano delle correnti ordinarie che provocano il riscaldamento."
Il lavoro spiega come in alcuni casi la presenza di correnti senza attrito faccia infatti riscaldare di più l'intero sistema, e non di meno, come ci si aspetterebbe ingenuamente. Tuttavia, il riscaldamento non si verifica nel superconduttore che collega i magneti, ma nei magneti stessi, che possono trasferire in modo efficiente lo spin tra loro attraverso il superconduttore. Questa forma di dinamica collettiva è completamente nuova e offre un'ampia prospettiva per l'ingegneria degli stati magnetici dinamici. + Esplora ulteriormente
