Un groupe de physiciens théoriciens de l'Université de Jyväskylä et de l'Université de Tampere, en Finlande, et du Centre de physique des matériaux de Saint-Sébastien, en Espagne, expliquent comment les supraconducteurs peuvent transporter des informations magnétiques sur des distances beaucoup plus longues que les métaux conventionnels. La découverte pourrait être utile dans le traitement de l'information qui utilise des matériaux magnétiques à basse température.

Les supraconducteurs transportent tout sans s'échauffer, n'est-ce pas ?

À basse température, certains matériaux deviennent supraconducteurs, entraînant une résistivité électrique nulle. Par conséquent, faire passer un courant de charge dans un supraconducteur ne l'échauffe pas. Outre la charge, les électrons ont également d'autres propriétés. L'un d'eux est le spin, qui décrit la rotation interne de l'électron autour de lui-même. Le spin est la propriété nécessaire pour comprendre un autre type d'état des matériaux :le magnétisme. Les aimants et les supraconducteurs sont rarement trouvés dans des matériaux simples. Cependant, les matériaux magnétiques et supraconducteurs peuvent être placés les uns à côté des autres afin qu'ils s'influencent mutuellement.

La nouvelle étude, publiée dans Physical Review Letters , montre comment, dans certaines circonstances, les supraconducteurs peuvent non seulement transporter des courants de charge entre les métaux, mais aussi faire tourner des courants entre des aimants sur des distances relativement longues sans produire de chaleur excessive. Cela contraste avec les conducteurs ordinaires où de tels courants de spin sans frottement disparaissent à des distances atomiques.

Ces courants de spin peuvent être utilisés pour médier les interactions magnétiques entre différents aimants de manière contrôlable. Ils apparaissent également dans la façon dont les aimants répondent aux stimuli externes dépendant du temps, un phénomène qui est étudié en particulier dans le contexte de la mémoire magnétique.

De tels courants de spin peuvent être insaisissables car ils ne produisent pas de signaux électriques. Cependant, ils peuvent être détectés indirectement par le changement de la configuration magnétique. Alternativement, ils modifient significativement la réponse dynamique magnétique. Dans l'article, les chercheurs décrivent les signatures expérimentales qui indiquent la présence de courants sans frottement, dans des contextes statiques et dynamiques.

Risto Ojajärvi, qui a fourni le calcul détaillé de l'effet, explique :"Avant nos travaux, il y avait une certaine confusion sur le rôle des courants de spin dans les supraconducteurs et en particulier sur la façon dont ils fonctionnent en équilibre. Nous fournissons maintenant une image unifiée qui décrit les courants sans frottement. courants d'équilibre sur le même pied que les courants ordinaires qui provoquent un échauffement.

L'ouvrage explique comment, dans certains cas, la présence de courants sans frottement fait en fait chauffer davantage l'ensemble du système, et non moins, comme on s'y attendrait naïvement. Cependant, le chauffage ne se produit pas dans le supraconducteur reliant les aimants, mais dans les aimants eux-mêmes, qui peuvent efficacement transférer le spin entre eux à travers le supraconducteur. Cette forme de dynamique collective est complètement nouvelle, et elle offre une large perspective pour l'ingénierie des états magnétiques dynamiques. + Explorer plus loin

Les courants à l'échelle nanométrique améliorent la compréhension des phénomènes quantiques