Los investigadores han demostrado que ciertos superconductores —materiales que transportan corriente eléctrica con resistencia cero a temperaturas muy bajas— también pueden transportar corrientes de "espín". La combinación exitosa de superconductividad y espín podría conducir a una revolución en la computación de alto rendimiento. reduciendo drásticamente el consumo de energía.

Spin es el momento angular intrínseco de una partícula, y normalmente se transporta en no superconductores, materiales no magnéticos por electrones individuales. El giro puede ser 'arriba' o 'abajo', y para cualquier material dado, hay una longitud máxima que se puede llevar a cabo. En un superconductor convencional, los electrones con espines opuestos se emparejan para que un flujo de electrones tenga espín cero.

Hace unos pocos años, Investigadores de la Universidad de Cambridge demostraron que era posible crear pares de electrones en los que los espines están alineados:arriba-arriba o abajo-abajo. La corriente de giro puede ser transportada por pares hacia arriba y hacia abajo que se mueven en direcciones opuestas con una corriente de carga neta de cero. La capacidad de crear una supercorriente de espín tan pura es un paso importante hacia la visión del equipo de crear una tecnología de computación superconductora que podría usar mucho menos energía que la electrónica actual basada en silicio.

Ahora, los mismos investigadores han encontrado un conjunto de materiales que fomentan el emparejamiento de electrones de espín alineados, de modo que una corriente de espín fluye más eficazmente en el estado superconductor que en el estado no superconductor (normal). Sus resultados se publican en la revista. Materiales de la naturaleza .

"Aunque algunos aspectos de la electrónica de giro de estado normal, o espintrónica, son más eficientes que la electrónica de semiconductores estándar, la aplicación a gran escala se ha evitado porque las grandes corrientes de carga necesarias para generar corrientes de giro desperdician demasiada energía, "dijo el profesor Mark Blamire del Departamento de Ciencia de Materiales y Metalurgia de Cambridge, quien dirigió la investigación. "Un método totalmente superconductor para generar y controlar corrientes de espín ofrece una forma de mejorar esto".

En el trabajo actual, Blamire y sus colaboradores utilizaron una pila de películas metálicas de varias capas en las que cada capa tenía solo unos pocos nanómetros de espesor. Observaron que cuando se aplicaba un campo de microondas a las películas, hizo que la capa magnética central emitiera una corriente de espín hacia el superconductor que estaba al lado.

"Si usáramos solo un superconductor, la corriente de giro se bloquea una vez que el sistema se enfría por debajo de la temperatura cuando se convierte en un superconductor, ", dijo Blamire." El resultado sorprendente fue que cuando agregamos una capa de platino al superconductor, la corriente de espín en el estado superconductor era mayor que en el estado normal ".

Aunque los investigadores han demostrado que ciertos superconductores pueden transportar corrientes de espín, hasta ahora, estos solo ocurren en distancias cortas. El siguiente paso para el equipo de investigación es comprender cómo aumentar la distancia y cómo controlar las corrientes de giro.