EN

Lämpö saa elektronit pyörimään magneettisissa suprajohteissa

24.4.2015

Fyysikot ovat osoittaneet, miten lämpöä voidaan hyödyntää aineen magneettisten ominaisuuksien hallinnassa. Havainto auttaa kehittämään tehokkaampia muistipiirejä. Tulos on julkaistu fysiikan alan arvostetuimpiin kuuluvassa Physical Review Letters -lehdessä. Läpimurron tehneessä kansainvälisessä tutkimusryhmässä oli Suomesta mukana tutkijoita Jyväskylän yliopistosta ja Aalto-yliopistosta. Tutkimustyö tehtiin Suomen Akatemian Matalien lämpötilojen kvantti-ilmiöiden ja komponenttien huippuyksikössä.

Internetin valtavien tietomäärien hallinta perustuu pitkälti kykyyn käyttää elektronien magneettisia ominaisuuksia tiedon lukemiseen muistipiireiltä. Ilmiö perustuu jo 1920-luvulla löytyneeseen elektronien sisäiseen hyrräliikkeeseen, spiniin. Tätä hyrräliikettä alettiin käyttää hyväksi 1990-luvulla magneettisissa muisteissa. Tällöin havaittiin, että magneetin kohtioiden suunta vaikuttaa magneettisen rakenteen sähkönvastukseen. Se teki mahdolliseksi muistitiedon nopean lukemisen.

Viime vuosina tutkimusryhmät ovat pyrkineet löytämään keinon käyttää sähkövirtaa myös magneettisen tilan kirjoittamiseen, mikä nopeuttaa valtavasti muistin kirjoitusprosessia. Tunnetut menetelmät kuitenkin lämmittävät muistipiiriä liikaa. Yksi tutkimussuunta on ollut itse lämmön muuntaminen elektronien spin-virraksi, jota sitten voitaisiin käyttää tiedon tallennukseen.

Nyt julkaistussa työssä tutkijaryhmä osoitti, miten magneettisissa suprajohteissa lämpö muuntuu spin-virraksi. Moni metalli muuttuu suprajohteeksi muutaman asteen päässä absoluuttisesta nollapisteestä. Tällöin metallin sähkönvastus katoaa. Magneettisia suprajohteita voidaan valmistaa rakentamalla suprajohtava kalvo magneettisen eristeen päälle.

Koska suprajohtavuus esiintyy vain matalissa lämpötiloissa, ilmiötä ei heti voida käyttää muistisovelluksiin.

"Teoriamme perustuu suprajohteille, mutta itse nollavastus ei ole sen kannalta tärkeää. Sen vuoksi ilmiö voidaan yleistää myös muunkaltaisille materiaaleille, ja mahdollisesti siten, että se toimisi myös huoneenlämpötilassa", professori Tero Heikkilä Jyväskylän yliopistosta kertoo.

Työ oli teoreettinen, mutta ilmiö on osoitettu käytännössä. "Työmme selitti viimeaikaisia koetuloksia suprajohteiden näennäisen pitkästä spinin elinajasta. Kyse olikin lämmön muuntumisesta spin-tilaksi", tutkijatohtori Pauli Virtanen Aalto-yliopistosta jatkaa.

Tutkimusta tuki Suomen Akatemian lisäksi Euroopan tiedeneuvosto.

M. Silaev, P. Virtanen, F. S. Bergeret, and T. T. Heikkilä, Phys. Rev. Lett. 114, 167002 (2015)

Lähde: Jyväskylän yliopiston tiedote

Viimeksi muokattu 27.4.2015
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »