Раскрыто сильное влияние квазичастиц-магнонов на поведение электронов

Этот феномен можно использовать для создания новых форм спиновой электроники и сверхчувствительных детекторов.

МОСКВА, 2 декабря. /ТАСС/. Исследователи из России раскрыли неожиданно сильное влияние квазичастиц-магнонов, возникающих внутри ферромагнитных материалов, на поведение электронов в соседних с ними слоях сверхпроводящих материалов. Этот феномен можно использовать для создания новых форм спиновой электроники и сверхчувствительных детекторов, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

«В последние годы внимание ученых было сосредоточено на изучении спинтроники, где магнетизм и сверхпроводимость объединяются для создания новых функциональных материалов и устройств с повышенной производительностью. Однако долгое время влияние магнонов на сверхпроводящую плотность состояний и эффект гибридизации квазичастиц оставалось недостаточно изученным. Решение этой проблемы потребовало глубокого анализа и новых подходов», — говорится в сообщении.

Открытие было совершено группой российских физиков под руководством заведующей Лабораторией спиновых явлений в сверхпроводниковых наноструктурах и устройствах МФТИ Ирины Бобковой, чьи коллеги уже много лет изучают то, как взаимодействуют друг с другом сверхпроводящие материалы и ферромагнетики. Недавно им удалось показать, что двумерные ферромагнетики можно использовать для манипуляций спиновыми характеристиками сверхпроводником и характером движения тока через них.

В своей новой работе ученые изучили то, как на свойства сверхпроводников влияют так называемые магноны. Так физики называют особые квазичастицы, представляющие собой коллективные колебания спинов электронов или иных частиц. Они возникают в ферромагнитных материалах и их можно использовать для передачи и обмена информацией внутри квантовых и спиновых компьютеров. Также их присутствие в данных материалах, как предположили физики-теоретики, могут объяснять некоторые аномалии, недавно зафиксированные в гетероструктурах из ферромагнетиков и сверхпроводников их коллегами-экспериментаторами из Испании и США.

Попытка объяснения результатов эксперимента.

«Мотивацией этой работы стала попытка объяснения необычных экспериментальных результатов. В опытах наблюдалось нетипичное поведение спин-расщепленной плотности состояний в ферромагнитных-сверхпроводящих гетероструктурах. Ранее считалось, что внешние пики этой плотности состояний должны быть выше, чем внутренние. Результаты опытов показали обратную ситуацию», — пояснил старший научный сотрудник МФТИ Александр Бобков, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отметил Бобков, проведенные исследователями расчеты показали, что этот нетипичный эффект возникает в результате неожиданно сильных взаимодействий между магнонами и электронами, которые в прошлом не учитывались теоретиками при прогнозировании свойств гетероструктур из ферромагнетиков и сверхпроводников. Эти взаимодействия необходимо учитывать при разработке различных термоэлектрических устройств на базе подобных материалов, а также различных сенсоров и компонентов спинтроники, подытожили физики.