Quando duas regiões supercondutoras são separadas por uma faixa de material não supercondutor, um efeito quântico especial pode ocorrer, acoplando ambas as regiões: O efeito Josephson. Se o material espaçador é um ferromagneto de meio metal, surgem novas implicações para aplicações spintrônicas. Uma equipe internacional agora, pela primeira vez, projetou um sistema de material que exibe um efeito Josephson de longo alcance incomum. Aqui, as regiões de YBa2Cu3O7 supercondutoras são separadas por uma região de manganita ferromagnética semimetálica (La2 / 3Sr1 / 3MnO3) de um mícron de largura.
Com a ajuda de medições de transporte magnético, os pesquisadores foram capazes de demonstrar a presença de uma supercorrente circulando através da manganita – esta supercorrente está surgindo do acoplamento supercondutor entre as duas regiões supercondutoras e, portanto, uma manifestação de um efeito Josephson com um comprimento macroscópico faixa.
Extremamente raro: supercondutividade triplete
Além disso, os cientistas exploraram outra propriedade interessante com profundas consequências para aplicações spintrônicas. Nos supercondutores, os elétrons se emparelham nos chamados pares de Cooper. Na grande maioria dos materiais supercondutores, esses pares são compostos por elétrons com spin oposto a fim de minimizar o campo de troca magnética, que é prejudicial para a estabilização da supercondutividade. O ferromagneto usado pela equipe internacional é um meio-ferromagneto para o qual apenas um elétron do tipo spin pode circular. O fato de uma supercorrente ter sido detectada dentro deste material implica que os pares de Cooper dessa supercorrente devem ser compostos por elétrons com o mesmo spin. Essa assim chamada supercondutividade “tripla” é extremamente rara.
Mapeando domínios magnéticos em BESSY II
“Na estação XMCD-PEEM em BESSY II, mapeamos e medimos os domínios magnéticos dentro do espaçador de manganita. Observamos amplas regiões homogeneamente magnetizadas e conectando as regiões supercondutoras. Os pares de spin tripleto podem se propagar livremente nestas”, explica o Dr. Sergio Valencia Molina, físico do HZB, que supervisionou as medições no BESSY II.
Correntes supercondutoras fluem sem resistência, o que as torna atraentes para aplicações de baixo consumo de energia. No caso presente, essa corrente é formada por elétrons com spins iguais. Essas correntes polarizadas de spin poderiam ser usadas em novas aplicações spintrônicas supercondutoras para o transporte (em longas distâncias) e leitura/gravação de informações enquanto se beneficia da estabilidade imposta pela coerência quântica macroscópica do efeito Josephson.
O novo dispositivo feito de componentes supercondutores e ferromagnéticos, portanto, abre oportunidades para a spintrônica supercondutora e novas perspectivas para a computação quântica.
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