Физики из России выяснили, что двумерные ферромагнитные материалы можно использовать для «включения» и «выключения» соседнего с ними слоя сверхпроводника, а также для манипуляции спиновыми характеристиками таких многослойных структур. Об этом сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

«Мы представили результаты, показывающие, как возможно не только „включать“ и „выключать“ сверхпроводимость, но и управлять спиновым расщеплением. Более того, одновременное наличие спинового расщепления и сильной спин-орбитальной связи открывает перспективы для создания электрически управляемых двумерных спиново-расщепленных сверхпроводников», — пояснил научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Григорий Бобков, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.

Бобков и его коллеги совершили это открытие при теоретическом изучении того, как взаимодействуют друг с другом сверхтонкие слои из сверхпроводника и ферромагнетика, соединенные в рамках так называемой гетероструктуры. Так ученые называют многослойные конструкции из двумерных материалов, которые потенциально обладают необычными свойствами благодаря взаимодействиям частиц, находящихся в соседних слоях.

Российские физики предположили, что подобные взаимодействия можно использовать, чтобы управлять поведением и свойствами сверхпроводников, а также различных материалов, которые можно использовать для создания спинтронных устройств и датчиков. Руководствуясь подобными соображениями, Бобков и его коллеги просчитали то, как будут взаимодействовать друг с другом сверхтонкие прослойки из диселенида ниобия и диселенида ванадия.

Первый материал, как отмечают исследователи, является сверхпроводником, а второй обладает ферромагнитными свойствами. При отсутствии каких-либо внешних воздействий, взаимодействия между носителями заряда в слоях диселенида ниобия и ванадия приводит к тому, что первая прослойка теряет свои сверхпроводящие характеристики. Этот эффект, однако, можно подавить, если особым образом приложить напряжение затвора на слой из диселенида ванадия.

В дополнение к этому, исследователи обнаружили, что подобные манипуляции также позволяют управлять спиновыми характеристиками сверхпроводящего материала, что делает его интересным для создания «обычных» спиновых электронных приборов и так называемой спиновой калоритроники — квантовых электронных приборов, в которых направлением спинов частиц управляют за счет потоков тепла. Все это значительным образом расширит применение сверхпроводниковых гетероструктур, подытожили ученые.