Des chercheurs ont montré que certains supraconducteurs, des matériaux qui transportent un courant électrique avec une résistance nulle à très basse température, peuvent également transporter des courants de « spin ». La combinaison réussie de la supraconductivité et du spin pourrait conduire à une révolution dans le calcul haute performance, en réduisant considérablement la consommation d'énergie.

Le spin est le moment angulaire intrinsèque d'une particule, et est normalement transporté dans des matériaux non supraconducteurs, matériaux non magnétiques par des électrons individuels. La rotation peut être "vers le haut" ou "vers le bas", et pour tout matériau donné, il y a une longueur maximale que le spin peut être porté. Dans un supraconducteur conventionnel, les électrons de spins opposés sont appariés de sorte qu'un flux d'électrons porte un spin nul.

Il y a quelques années, des chercheurs de l'université de Cambridge ont montré qu'il était possible de créer des paires d'électrons dans lesquelles les spins sont alignés :haut-haut ou bas-bas. Le courant de spin peut être transporté par des paires montantes et descendantes se déplaçant dans des directions opposées avec un courant de charge net de zéro. La capacité de créer un tel supercourant de spin pur est une étape importante vers la vision de l'équipe de créer une technologie informatique supraconductrice qui pourrait utiliser massivement moins d'énergie que l'électronique actuelle à base de silicium.

Maintenant, les mêmes chercheurs ont trouvé un ensemble de matériaux qui encouragent l'appariement d'électrons alignés en spin, de sorte qu'un courant de spin circule plus efficacement dans l'état supraconducteur que dans l'état non supraconducteur (normal). Leurs résultats sont publiés dans la revue Matériaux naturels .

"Bien que certains aspects de l'électronique de spin à l'état normal, ou spintronique, sont plus efficaces que l'électronique standard à semi-conducteurs, l'application à grande échelle a été empêchée car les courants de charge importants nécessaires pour générer des courants de spin gaspillent trop d'énergie, " a déclaré le professeur Mark Blamire du Département des sciences des matériaux et de la métallurgie de Cambridge, qui a dirigé la recherche. "Une méthode entièrement supraconductrice de génération et de contrôle des courants de spin offre un moyen d'améliorer cela."

Dans les travaux en cours, Blamire et ses collaborateurs ont utilisé un empilement multicouche de films métalliques dans lesquels chaque couche n'avait que quelques nanomètres d'épaisseur. Ils ont observé que lorsqu'un champ de micro-ondes était appliqué aux films, il a fait émettre un courant de spin par la couche magnétique centrale dans le supraconducteur situé à côté.

"Si nous n'utilisions qu'un supraconducteur, le courant de spin est bloqué une fois que le système est refroidi en dessous de la température lorsqu'il devient supraconducteur, " a déclaré Blamire. " Le résultat surprenant a été que lorsque nous avons ajouté une couche de platine au supraconducteur, le courant de spin dans l'état supraconducteur était plus grand que dans l'état normal."

Bien que les chercheurs aient montré que certains supraconducteurs peuvent véhiculer des courants de spin, jusqu'à présent, ceux-ci ne se produisent que sur de courtes distances. La prochaine étape pour l'équipe de recherche est de comprendre comment augmenter la distance et comment contrôler les courants de spin.