在自选电子器件或者自旋电子学中，信息是通过电子自选编程的，可以沿着或相对特定的轴的方向。图片来源: University of Hamburg // ForschungszentrumJülich

与磁场几乎不相容的超导，在一定条件下能够促进磁化。来自罗蒙诺索夫莫斯科国立大学的Skobeltsyn核物理研究所的俄罗斯科学家Natalya Pugach，与她的英国同事一起发现了这个结果。这个研究团队由Matthias Eschrig教授领衔，然而这一效果尚待解释。他们提出，在此效应基础上的技术能够将我们向未来超级计算机更进一步：自旋电子器件。他们的研究结果发表在杂志《Nature Physics》上。

该研究小组，其中包括来自Skobeltsyn核物理研究所的的Natalya Pugach，研究了超导和磁化之间的相互作用，以了解如何控制电子自旋（电子磁矩），并创造新一代电子产品。

在传统的微电子中，信息是通过电荷进行编码的。在自旋电子 - 或自旋电子器件中 - 信息是由电子自旋编码的，这可能会沿着或反向特定的轴方向。

“超导自旋电子器件将需要更少的能量，并放出更少的热量。这意味着，这种技术将使得更加经济和稳定的计算机和超级计算机的创造成为可能，”Natalya Pugach解释道。

这些设备开发的主要障碍在于，带电粒子和其他电子的自旋是非常难控制的。这些最新研究结果显示，该超导体在自旋运输过程中是有用的，并且铁磁可以用于控制旋转。

超导状态对磁场的反应是非常敏感的：强磁场会破坏它，但超导体会完全排出磁场。由于磁化的相反的磁序方向，使普通超导体和磁性材料彼此相互作用，是几乎是不可能：磁性层存储的磁场趋于将自旋排列在一个方向，并且普通超导体的库柏对（BCS对）中有相反的自旋。

“我的同事们使用称为超导自旋阀的设备进行实验。它们看起来像一个”三明治“，由纳米铁磁材料、超导体和其他金属层制成。通过改变磁化方向，可以控制超导体中的电流。厚度层是至关重要的，因为“厚”的超导体是不可能看到任何有趣的效应的，”Natalya Pugach解释道。

在实验中，科学家们用μ介子（类似于电子的粒子，但要重200倍）炮轰了实验样品，并分析了它们的功耗散射。这种方法给予了研究者对其进行理解的可能性，即磁化在样品的不同层中如何行进。

自旋阀包括两个铁磁钴层，一个约150个原子厚度的超导铌层和一金层。在实验中研究人员发现了意想不到的效应：当两个铁磁层的磁化方向不平行时，产生于金层的这些层间和磁化超导层间的相互作用，会“跳跃”超导体。当科学家们改变两层的磁化方向，使得它们相互平行，这种影响会几乎消失：磁场强度下降二十倍。

“这种效应是出乎意料的。我们非常惊讶地发现了它。以前，我们试图使用另一个磁化分布格局来解释之前预测的结果，但并不成功。我们有一些假设，但我们仍然没有任何完整解释。但尽管如此，这个效应可以让我们使用这种可以操作自旋的新方法，“Natalya Pugach说。

这是很可能，这一发现将使开发新概念自旋电子元件成为可能。据Natalya Pugach称，超导自旋电子学技术可能有助于建造超级计算机和强大的服务器，其能耗和散热创造出比的普通台式电脑更加多的问题。

“计算机技术的发展是基于半导体。半导体对于个人电脑很好，但是当你使用这些半导体建造超级计算机时，会产生热量和噪音，并需要强大的散热系统，而自旋电子器件可以解决这些问题。”Natalya Pugach总结道。

新材料在线编译整理——翻译：Gary      校正：摩天轮