Absoluuttinen suprajohtava kytkin magneettisessa laitteessa

Jyväskylän yliopisto on ollut mukana kansainvälisessä yhteistyöhankkeessa, jossa on löydetty tapa katkaista suprajohtavuus suprajohtavien ja ferromagneettisien rakenteiden liitoksissa.

Tulokset ovat avainasemassa haihtumattomien suprajohtavien RAM-muistien kehittämisessä ja voisivat mahdollistaa energiatehokkaampien tieto- ja viestintäteknologioiden kehittämisen.

Suprajohtava kytkin on mekanismi, joka kytkee materiaalin suprajohtavuuden päälle ja pois päältä, analogisesti sähköisen kytkennän kanssa.

Vuonna 1966 Pierre -Gilles de Gennes ehdotti mekanismia suprajohtavuuden kytkemiseksi päälle ja pois magneettisessa rakenteessa. Tämä käsitti ferromagneettisten eristeiden välissä olevan suprajohteen, jonka magneettista nettovaihtokenttää voitiin ohjata ferromagneettisten kerrosten magnetisoitumissuuntien avulla.

Suprajohteen kriittinen lämpötila alennetaan ferromagneettisten kerrosten magnetisoitumisten yhdensuuntaistamiseksi. Käänteisesti, jos ferromagneettisten kerrosten magnetisointi suuntautuu vastakkaiseen suuntaan, kahden ferromagneettisen kerroksen vaikutus suprajohtavuuteen kumoutuu.

– Vaikka näissä rakenteissa on osoitettu suprajohtavan kriittisen lämpötilan herkkyyttä magnetisoitumisen suunnille, vastaavat kriittisen lämpötilan muutokset olivat ennustettua pienempiä, selittää tutkijatohtori Alberto Hijano Jyväskylän yliopistosta. 

Nyt on löydetty ensimmäinen de Gennesin suprajohtava kytkin, jossa suprajohtavuus on täysin vaimennettu. Eristäväksi ferromagneetiksi valittiin europiumsulfidi (EuS) ja suprajohteeksi niobium (Nb). Tämän kytkimen keskeinen elementti on EuS:n ja Nd:n välissä oleva ylimääräinen kultakerros, joka vahvistaa näytteeseen indusoitua suurta läheisyysvaihtokenttää. Tämä mahdollistaa suprajohtavuuden absoluuttisen päälle/pois-kytkennän. 

Jyväskylän yliopisto on osa kansainvälistä SuperC-konsortiota, joka haluaa toteuttaa huoneenlämmössä toimivan suprajohteen vuosikymmenen kuluessa. Hankkeen toteuttaa 11 huipputason tutkimusryhmän konsortio suomesta, EU:sta ja yhdysvaltalaisista yliopistoista ja sitä koordinoi Aalto-yliopisto.

SuperC-konsortio on äskettäin varmistanut erittäin kilpaillun rahoituksen, jonka tavoitteena on avata aiheen potentiaalinen ratkaisu: huoneenlämmössä tapahtuva suprajohtavuus.

Uuden rahoituksen avulla SuperC tutkii, miten suomalaisten tutkijoiden ehdottama uusi mekanismi suprajohteiden käyttölämpötilan nostamiseksi voidaan yhdistää koneoppimiseen uusien, korkeammissa lämpötiloissa toimivien suprajohtavien materiaalien löytämiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Suprajohteita vaikka atomi kerrallaan

Suprajohteinen diodi

Kiraalinen ja magneettinen suprajohde