Создан первый абсолютный сверхпроводниковый переключатель в магнитном устройстве

Исследователи впервые реализовали переключатель де Жена, где сверхпроводимость полностью подавляется. Автор: Университет Ювяскюля

Университет Ювяскюля (Финляндия) принял участие в международном сотрудничестве, в ходе которого был найден способ полностью подавлять сверхпроводимость в сверхпроводниковых и ферромагнитных соединениях. Результаты, опубликованные в Nature Communications, имеют ключевое значение для разработки энергонезависимой сверхпроводниковой оперативной памяти и могут способствовать созданию более энергоэффективных информационных и коммуникационных технологий.

Сверхпроводимость — это состояние материи, наблюдаемое в некоторых материалах при низкой температуре, характеризующееся исчезающим сопротивлением ниже так называемой критической температуры. Сверхпроводниковый переключатель — это механизм для включения и выключения сверхпроводимости в материале, аналогичный электрическому выключателю, который прерывает поток тока в электрической цепи.

Переключатель де Жена указал путь 60 лет назад

В 1966 году Пьер-Жиль де Жен предложил механизм включения и выключения сверхпроводимости в магнитном устройстве. Он включал сверхпроводник, зажатый между ферромагнитными изоляторами, в котором чистое магнитное обменное поле можно было контролировать через ориентацию намагниченности ферромагнитных слоев.

Критическая температура сверхпроводника подавляется при параллельной ориентации намагниченности ферромагнитных слоев. И наоборот, если намагниченность ферромагнитных слоев выстраивается антипараллельно, влияние двух ферромагнитных слоев на сверхпроводимость компенсируется.

«Хотя эти структуры продемонстрировали чувствительность сверхпроводящей критической температуры к ориентациям намагниченности, соответствующие сдвиги в критической температуре были ниже предсказанных», — объясняет постдокторант Альберто Хихано из Университета Ювяскюля.

Первый абсолютный сверхпроводниковый переключатель

Исследователи недавно реализовали первый переключатель де Жена, где сверхпроводимость полностью подавляется. В качестве изолирующего ферромагнетика был выбран сульфид европия (EuS), а в качестве сверхпроводника — ниобий (Nb). Ключевым элементом этого переключателя является дополнительный золотой слой между EuS и Nb, который усиливает большое поле обменного взаимодействия, индуцированное в образце. Это позволяет осуществлять абсолютное включение/выключение сверхпроводимости.

«Это достижение может проложить путь для разработки энергонезависимых сверхпроводниковых устройств оперативной памяти. Абсолютный сверхпроводниковый переключатель также позволит экономить энергию и может использоваться в низкоэнергетической электронике для радикального снижения энергопотребления. Магнитный переключатель устранил бы постоянную тепловую нагрузку, присутствующую в современных тепловых переключателях», — говорит Хихано.

Работа выполнена в сотрудничестве между Кембриджским университетом, Университетом Страны Басков и Университетом Ювяскюля.

Больше информации: Hisakazu Matsuki et al, Realisation of de Gennes' absolute superconducting switch with a heavy metal interface, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61267-2

Источник: University of Jyväskylä