В отличие от обычной электроники, оперирующей движением электронов, спинтроника использует спин электрона. Тем не менее, ее проблемы очень близки к болевым точкам классической электроники. Спиновый ток сам по себе требует приложения приличного электрического заряда. Кроме того, спиновые токи не прочь "разбежаться", что приводит к потере затрачиваемой энергии и рассеиванию ее в виде тепла. Казалось бы, для снижения теплопотерь стоит изготавливать спинтронные устройства из сверхпроводящих материалов. Однако до сего дня считалось, что сверхпроводники и спинтроника несовместимы. Исследование, проведенное в Кембриджском университете под руководством Джейсона Робинсона, к счастью, доказывает, что это не совсем так.
Сегодня 3% всего электричества, затрачиваемого в Европе, уходит на поддержание работы дата-центров, где энергия в основном рассеивается в виде тепла. Поэтому сочетание высокой производительности с минимальными тепловыми потерями звучит как насущная необходимость, но в случае сверхпроводников и спинтроники оно, к сожалению, трудно реализуемо. Ведь сверхпроводимость "стоит" на куперовских парах, в которых каждый из двух электронов имеет иной спин, а спин пары в целом выходит "никаким".
Как же тогда записывать "единички" и "нули" без нарушения сверхпроводящего состояния, задумались ученые. Чтобы решить эту проблему, они внедрили в сверхпроводящее спинтронное устройство слой из лантаноида гольмия, в котором образуется вращающийся магнитный слой. Благодаря этому входящая куперовская пара продолжает существовать даже тогда, когда спин одного из ее электронов меняется, становясь параллельными спину другого. В эксперименте такие "параллельные" по спину куперовские пары удалось надежно зарегистрировать, показав тем самым возможность эффективного применения сверхпроводящих компонентов в спинтронике и сведя к нулю ее паразитное тепловыделение, сообщает Nature Communications.
