自旋電子學的新興領域利用電子自旋和磁化。這可以增強計算機硬盤的存儲容量，并可能在量子計算的未來發(fā)揮重要作用。超導體 - 鐵磁(SF)結構被廣泛認為是這種超導自旋電子技術的構件。更傳統(tǒng)的自旋電子器件通常需要大電流，因此研究人員正在研究低電阻超導體的可行性。他們的新結果可以回答有關SF結構如何相互作用的長期問題。

一個國際研究小組最近在AIP出版社的應用物理快報中揭示了SF結構中遠程電磁鄰近效應的一般機制。他們解釋說，SF相互作用導致了鐵磁體對超導體的雜散磁場的強烈擴散。該小組的研究結果可以幫助確定為什么鐵磁薄膜在比理論預測更長的距離處將磁場轉移到相應的超導體。

“我們希望我們的工作不僅可以解釋現(xiàn)有的超導體 - 鐵磁體結構電動力學的令人費解的實驗數(shù)據(jù)，而且還將為任何超導自旋電子器件的電動力學分析奠定基礎，”Alexander Buzdin和Alexander Mel'nikov，該論文的作者在一份聯(lián)合聲明中說。

在自旋電子器件中使用磁性層來改變和讀取相鄰導電材料中的電子的自旋信號。在極低溫超導自旋電子學中，被稱為Cooper對的束縛電子穿透鐵磁層。這又加速了超導載流子以在超導體中感應出電流。

科學家此前認為，系統(tǒng)的超導和鐵磁部件之間的相互作用僅發(fā)生在穿透相鄰鐵磁體的超導Cooper對之間。Buzdin解釋了在正常的非超導金屬的情況下，例如，磁場在從鐵磁體到金屬層的相反方向上的擴展僅在原子長度尺度上是可能的。“對于超導材料，人們認為這種擴散的規(guī)模[小]是Cooper對的大小，大約10納米，”Buzdin說。

然而，其他小組最近的實驗結果表明，超導體中的磁場可能比預期的大一個數(shù)量級。為了開始解決這個難題，該小組在超導體和鐵磁體組件接觸之前和之后對SF雙層系統(tǒng)進行了建模。他們發(fā)現(xiàn)屏蔽電流伴隨著穿透磁場，而這些雜散場在超導體的正常狀態(tài)下不存在。

通常用于描述局部磁場的磁矢量電勢是超導體中雜散場區(qū)域中唯一的非零電磁特性。在這些條件下，在正常金屬中通常不能觀察到矢量勢。這導致Buzdin及其同事得出結論，Cooper對通過直接鄰近效應滲透到鐵磁體中是造成鐵磁體內部的超電流流動以及由此產(chǎn)生的超導元件內部產(chǎn)生磁場的補償超電流的出現(xiàn)。

該團隊計劃進一步研究SF結構的電動力學，并利用他們的發(fā)現(xiàn)有朝一日創(chuàng)造出新型的自旋閥，可用于磁傳感器和計算機存儲設備。