Lexus cria skate voador como o de “De Volta para o Futuro 2”

Quem nunca quis ser Marty McFly e fugir de bandidos em cima de um skate voador? O objeto mais desejado pelos amantes da trilogia De Volta para o Futuro sempre pareceu impossível de ser criado... até hoje.

       A Lexus, fabricante de carros de luxo que pertence à Toyota, postou um vídeo em seu site com um protótipo de um hoverboard. O vídeo é curto e mostra a prancha, chamada SLIDE, pairando acima de uma pista (que parece ser de concreto, mas pode até ser de aço pintado).

       Segundo o site da empresa, o hoverboard da Lexus usa a levitação magnética para se movimentar sem atrito. Como outros modelos de skate voador que usam magnetismo para levitar, o hoverboard da marca deve funcionar apenas em superfícies de metal.

       Além disso, o vídeo mostra o skate voador soltando uma fumaça, que lembra uma tecnologia já vista no passado: a levitação quântica. De acordo com a Lexus, o SLIDE utiliza nitrogênio líquido para refrigerar os supercondutores e ímãs da prancha, o que torna possível a levitação.

       O skate é feito de bambu e um material que a Lexus descreve apenas como “high tech”. Pela textura, parece ser fibra de carbono. O design caprichado lembra os carros da marca.

       As imagens no site não mostram o usuário em cima do skate voador. Desse modo, não podemos ter certeza se a prancha realmente funciona. Mas a empresa afirma que sim.

       O vídeo pode até ser um truque promocional da Lexus, como a propaganda do HUVrtech, um skate falso criado por uma empresa que não existe. Verdade ou não, nós ficamos animados com a possibilidade.

Fonte: http://exame.abril.com.br/tecnologia/noticias/lexus-cria-skate-voador-como-o-de-de-volta-para-o-futuro-2

Transmissão em supercondutor de alta temperatura (Advanced Energy Tech of the Week: High Temperature Superconducting Transmission)

O plano de regular as emissões de carbono da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) é o mais recente desafio para o sistema americano de energia elétrica. A inovação tecnológica é interromper velhas formas de fazer negócios e acelerar a modernização da rede. No ano passado, foi publicado um relatório Tecnologias Avançadas de Energia para a Redução de Gases de Efeito Estufa, detalhando o uso, a aplicação e os benefícios de 40 tecnologias avançadas de energia e serviços específicos. Esse post é parte de uma série tirada dos perfis de tecnologia dentro desse relatório.

A supercondutividade é uma propriedade de alguns materiais em que a resistência elétrica, que normalmente diminui progressivamente com a diminuição da temperatura, de repente, cai para zero, abaixo de uma temperatura crítica. Avanços em materiais criaram os supercondutores de alta temperatura (HTS), com temperaturas críticas relativamente “quentes” de -315 °C a -230 °C para permitir o uso de fluidos refrigerantes menos dispendiosos e fáceis de manusear, tal como nitrogênio líquido. A transmissão de energia elétrica em HTS passa através de um cabo isolado com nitrogênio líquido de alta pressão bombeado por equipamentos de refrigeração. O isolamento permite ao HTS transportar 10 vezes mais corrente (com quase nenhuma perda de potência) do que um cabo padrão de espessura semelhante. Essas linhas podem se conectar diretamente à rede de transmissão AC existente para adicionar uma capacidade de transmissão altamente eficiente de modo a aliviar a congestão, sem a necessidade da aplicação de altas voltagens. A comercialização de HTS para a transmissão está começando a se desenvolver. Vários utilitários começaram a usar a transmissão HTS para projetos em áreas urbanas que não têm espaço para grandes torres de transmissão ou equipamentos transformadores extras. Por exemplo, a Long Island Power Authority (LIPA), utilizando tecnologia da American Superconductor e Nexans, instalou um cabo de transmissão ac supercondutor com 574 MW de capacidade com um metro de largura. Devido à elevada densidade de energia dos cabos, a LIPA foi capaz de aumentar substancialmente a capacidade de transmissão.

A capacidade do HTS para aliviar os gargalos de transmissão permite uma operação mais eficiente da rede e ajuda a reduzir as emissões e as perdas de energia de transmissão. Além disso, evita a maioria dos desafios que afetam projetos de transmissão tradicionais. Como as linhas de HTS não emitem ou recebem interferência, posicioná-las em estreita proximidade umas das outras não impede o seu funcionamento ou de objetos próximos sujeitos a campos electromagnéticos. Isto permite a utilização de sistemas muito estreitos, e cabos HTS podem ser embalados e enterrados firmemente, reduzindo as necessidades de terra e permitindo a implantação de linhas onde de outra forma seriam difíceis ou impossíveis.

Fonte: http://www.theenergycollective.com/coley-girouard/2217856/advanced-energy-technology-week-high-temperature-superconducting-hts-transmis

Universidade de Houston lança planos para o Instituto Supercondutor (UH Launches Plans for Superconductor Manufacturing Institute)

Instituto aceleraria a comercialização de supercondutores de alta temperatura

A Universidade de Houston lança planos para um Instituto Avançado de Manufatura de Supercondutor (ASMI), destinado a acelerar a comercialização de supercondutores de alta temperatura.

       Venkat Selvamanickam, professor de engenharia mecânica da UH, será o investigador principal para um planejamento de concessão de 500.000 mil dólares do National Institute of Standards and Technology (NIST). A concessão será utilizada para desenvolver um consórcio liderado pela indústria para ultrapassar os obstáculos técnicos que têm limitado a fabricação de supercondutores, bem como para desenvolver um plano de negócios para o instituto.

       Selvamanickam também é diretor do Applied Research Hub at the Texas Center for Superconductivity na UH, que desenvolve fios supercondutores de alta performance, com o apoio do Departamento de Energia, Escritório de Pesquisa Naval, Laboratório de Pesquisa do Exército, da National Science Foundation, o estado norte-americano do Texas e da indústria.

       A Universidade de Houston foi um dos 16 beneficiários da concessão entre 118 candidatos em um processo de seleção competitiva.

       O chefe do escritório de energia da UH, Ramanan Krishnamoorti, destaca o papel da universidade em avanços fundamentais de supercondutores de alta temperatura nos últimos 25 anos: “Sob a liderança do Dr. Selvamanickam, com os nossos parceiros do ASMI, prevejo uma revolução na fabricação escalável de baixo custo de supercondutores de alta performance”.

       Os defensores do instituto, incluindo empresas de destaque na indústria de supercondutores, passaram quase dois anos preparando o terreno para o ASMI em um esforço liderado pela UH catalisada por Rathindra Bose, então vice-presidente da UH para pesquisa e transferência de tecnologia. Selvamanickam disse que os próximos 18 meses serão usados para construir um consórcio de indústria, academia e outros parceiros para desenvolver planos e enfrentar as barreiras para o baixo custo, alto volume de produção, garantia de qualidade e testes de confiabilidade. O desenvolvimento da força de trabalho e integração da tecnologia em infraestrutura existente também será abordada.

       Selvamanickam disse que a Energy Research Park, criada em 2010 perto do campus principal voltada para a indústria e investigação universitária de projetos relacionados, seria um local ideal para o instituto, embora a decisão final será feita por membros do consórcio.

       Leves e potentes, dispositivos supercondutores são usados ​​em energia, saúde e transporte, oferecem vantagens sobre a tecnologia convencional, incluindo o aumento da eficiência e redução das emissões de gases de efeito estufa. Por exemplo, eles podem economizar até 5% de eletricidade em motores elétricos e equipamentos de transmissão e distribuição.

       Selvamanickam disse que o consórcio irá determinar como lidar com os obstáculos técnicos para a comercialização completa dos supercondutores. O grupo também vai estabelecer um plano de negócios, enquanto que o instituto seria iniciado com financiamento federal, que se destina a tornar-se autossustentável.

       Sua experiência com supercondutores, e a de outros pesquisadores do Centro de Supercondutividade Texas, pode guiar o consórcio.

       “Mas não é o que eu acho que é importante”, disse Selvamanickam. “É o que a indústria precisa.”

       Os Estados Unidos têm cinco Institutos Avançados de Produção, mas nenhum deles envolve tecnologia de supercondutores. Nenhum dos consórcios de planejamento financiados em 2014 lidam com a tecnologia de supercondutores.

Fonte: http://www.altenergymag.com/news/2015/05/11/uh-launches-plans-for-superconductor-manufacturing-institute/19863/

Análogo do bóson de Higgs em supercondutores revelado por espectroscopia de terahertz (Higgs boson analog in superconductors revealed by terahertz spectroscopy)

O uso da espectroscopia de terahertz em supercondutores convencionais permitiu a observação do modo Higgs, revelando o seu acoplamento ressonante não linear com o campo de luz

A descoberta da partícula de Higgs no CERN em 2012 representou um empolgante progresso no campo da física de partículas, fornecendo forte evidência da quebra espontânea de simetria (SSB) e da existência de um campo de Higgs. O conceito da SSB em física de partículas, desenvolvido por Yoichiro Nambu, foi parcialmente desencadeado pela teoria BCS da supercondutividade. Esta teoria é baseada em um efeito que surge quando uma interação une pares de elétrons em estados bosônicos chamados pares de Cooper. A existência de um análogo da matéria condensada do bóson de Higgs (um modo de amplitude coletiva que surge a partir de oscilações do parâmetro de ordem supercondutor: Figura 1) foi proposto por Philip W. Anderson quase meio século atrás [1], antes da previsão do bóson de Higgs em física de partículas [2]. Este modo de amplitude coletiva, que só recentemente foi referido como o modo de Higgs, tem atraído muita atenção [3] a partir de um ponto de vista fundamental (por exemplo, para o estudo de transições de fase quânticas, dinâmicas de não equilíbrio e novos fenômenos não lineares). Usar campos externos para controlar artificialmente o parâmetro de ordem de materiais supercondutores representa outra perspectiva altamente intrigante. Esclarecer o comportamento coerente da interação luz-matéria em supercondutores deve abrir um novo caminho para o estudo de supercondutores não convencionais, para o foto-controle da supercondutividade e, potencialmente, para a supercondutividade foto-induzida.

Figura 1. Diagrama esquemático do modo de Higgs (seta vermelha) sobre o potencial de energia livre no plano do parâmetro de ordem complexo (Ψ). Re: Real. Im: Imaginário.

O modo de Higgs em supercondutores tem por muito tempo escapado de detecção experimental. A dificuldade fundamental reside no fato de que o modo de Higgs em si não acopla diretamente com ondas electromagnéticas (luz) em regime de resposta linear, devido à ausência de polarização elétrica ou magnética. Até agora, o modo de Higgs só foi observado no supercondutor seleneto de nióbio (NbSe₂), por meio do espalhamento Raman. Esta observação é possível porque a onda de densidade de carga (do inglês, charge-density wave - CDW) no NbSe₂ torna o modo de Higgs ativo no Raman [3,4]. Durante décadas, não ficou claro se o modo de Higgs pode ser observado em supercondutores convencionais sem CDW.

        Nós observamos o modo de Higgs no supercondutor convencional nitreto de nióbio e titânio (Nb_1-xTi_xN) usando espectroscopia de terahertz (THz) [5,6]. Embora o modo de Higgs não acople diretamente com o campo da radiação, ele pode ser excitado pela luz THz. Nós irradiamos o Nb_1-xTi_xN com um intenso pulso monociclo THz, gerado pela retificação óptica em um cristal de niobato de lítio (LiNbO₃) [7]. Pares de Cooper são instantaneamente quebrado pelo intenso pulso THz. Tal perturbação súbita (não-adiabática) do estado fundamental supercondutor induz uma flutuação da amplitude do parâmetro de ordem [8,9].

O aparecimento de uma densidade superfluida, que dá origem ao parâmetro de ordem supercondutor (Δ), surge no espectro da condutividade óptica a uma energia de fóton próxima do gap supercondutor 2Δ (isto é, no intervalo de frequências THz). Fomos capazes de sondar a evolução temporal do parâmetro ordem usando pulsos THz com resolução temporal de sub-picosegundos. A Figura 2 mostra o sinal medido como uma função do delay da sonda, indicando claramente que o parâmetro de ordem oscila após a excitação do pulso THz [5]. A frequência da oscilação coincide com 2Δ (o dobro da magnitude do parâmetro de ordem supercondutor após a excitação), refletindo fortemente a assinatura do modo de Higgs com frequência 2Δ [8].

Figura 2. Evolução temporal do sinal mostra o comportamento oscilatório do parâmetro de ordem. A frequência da oscilação diminui à medida que a intensidade do impulso aumenta, refletindo a redução do parâmetro de ordem após o bombeamento. δE_probe: Mudança do campo elétrico da sonda (isto é, o sinal refletindo a mudança do parâmetro de ordem). Arb.: arbitrária.

Em contraste com o esquema de excitação não-adiabática do modo Higgs, o modo de oscilação Higgs também pode ser induzido através do acoplamento coerente não linear entre o modo de Higgs e os pulsos multiciclos THz de banda estreita com uma frequência sintonizada abaixo do gap de energia (ω < 2Δ). Embora este pulso THz de sub-gap não seja capaz de quebrar os pares de Cooper, descobrimos que o parâmetro de ordem oscila coerentemente com frequência 2ω (duas vezes a frequência de bombeamento) durante a irradiação do pulso THz. Nós também descobrimos que esta oscilação forçada do parâmetro de ordem conduz a uma forte geração de harmônico de terceira ordem (THG), como mostra a Figura 3. O resultado mais surpreendente é que esta oscilação forçada do parâmetro de ordem e o THG são fortemente ampliados quando 2ω coincide com 2Δ (isto é, quando o dobro da frequência do pulso é igual à frequência do modo de Higgs) [6]. Este resultado revela ressonância entre o modo de Higgs e ondas electromagnéticas no regime de resposta não-linear. Este acoplamento não linear entre o forte campo de luz e o modo de Higgs é descrito pela precessão coletiva de pseudospins de Anderson [10].

Figura 3. Abaixo: espectro de transmissão THz. Acima: temperatura crítica supercondutora (15 K). A frequência central do pulso THz incidente é ω = 0,6 THz. Geração de Terceiro Harmônico (THG) é observado em 3ω = 1,8 THz, abaixo da temperatura crítica.

Em resumo, temos confirmado a existência de um modo de Higgs em supercondutores quase meio século depois de sua previsão inicial. Bem como incitando um estudo mais aprofundado do modo de Higgs em supercondutores não convencionais, nossos resultados revelam um novo tipo de interação luz-matéria não-linear associado a fenômenos de cooperação em sistemas quânticos correlacionados. Este novo fenômeno óptico mostra a promessa para aplicação em fotônica THz não-linear e fornece uma nova abordagem para o estudo da supercondutividade por meios ópticos. Em trabalhos futuros, pretendemos usar este esquema para estudar o comportamento dos supercondutores não convencionais.

Fonte: http://spie.org/x113052.xml

Ryusuke Matsunaga, Ryo Shimano

Departamento de Física

Universidade de Tóquio

Tóquio, Japão

Referências

1. P. W. Anderson, Coherent excited states in the theory of superconductivity: gauge invariance and the Meissner effect, Phys. Rev. 110, p. 827, 1958.

2. P. W. Higgs, Broken symmetries, massless particles and gauge fields, Phys. Lett. 12(2), p. 132-133, 1964.

3. D. Pekker, C. M. Varma, Amplitude/Higgs modes in condensed matter physics, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 6, 2015.

4. M.-A. Méasson, Y. Gallais, M. Cazayous, B. Clair, P. Rodière, L. Cairo, A. Sacuto, Amplitude Higgs mode in the 2H-NbSe2 superconductor, Phys. Rev. B 89, p. 060503(R), 2014.

5. R. Matsunaga, Y. I. Hamada, K. Makise, Y. Uzawa, H. Terai, Z. Wang, R. Shimano, Higgs amplitude mode in the BCS superconductors Nb1 - xTixN induced by terahertz pulse excitation, Phys. Rev. Lett. 111, p. 057002, 2013.

6. R. Matsunaga, N. Tsuji, H. Fujita, A. Sugioka, K. Makise, Y. Uzawa, H. Terai, Z. Wang, H. Aoki, R. Shimano, Light-induced collective pseudospin precession resonating with Higgs mode in a superconductor, Science 345(6201), p. 1145-1149, 2014.

7. J. Fülöp, L. Pálfalvi, G. Almási, J. Hebling, High energy THz pulse generation by tilted pulse front excitation and its nonlinear optical applications, J. Infrared Millim. Terahertz Waves 32(5), p. 553-561, 2011.

8. A. F. Volkov, Sh. M. Kogan, Collisionless relaxation of the energy gap in superconductors, Sov. Phys. JETP 38(5), p. 1018-1021, 1974.

9. R. A. Barankov, L. S. Levitov, B. Z. Spivak, Collective Rabi oscillations and solitons in a time-dependent BCS pairing problem, Phys. Rev. Lett. 93, p. 160401, 2004.

10. N. Tsuji, H. Aoki, Theory of Anderson pseudospin resonance with Higgs mode in superconductors, arXiv:1404.2711, 2014.

Fios de eletrificação supercondutores em teste no Japão (Superconducting electrification wires on test in Japan)

O Instituto de Pesquisas Tecnológicas Railway (RTRI) do Japão está reivindicando a primazia mundial após concluir com sucesso testes com fios supercondutores no sistema de eletrificação de sobrecarga de uma linha operacional de passageiros.

        Os testes foram realizados em 20 quilômetros da linha ferroviária Sunzu Izuhakone de Mishima para Shuzenji, que é eletrificada a 1.5 kV dc.

        O fio supercondutor foi usado para ligar os transformadores ac-cc a uma subestação para o sistema de abastecimento de tração, e o cabo foi resfriado a -196 °C.

        O RTRI diz que em função da baixa resistência elétrica dos cabos supercondutores, importantes economias de energia são possíveis e a estabilidade da tensão pode ser aumentada. Esta é uma vantagem particular em sistemas de eletrificação de corrente contínua, porque a tensão cai à medida que a distância a partir da subestação aumenta. Isso pode limitar a eficácia dos sistemas de travagem regenerativa, que só são plenamente eficazes se houver outro trem nas proximidades para usar a energia gerada pela frenagem. Com a maior estabilidade atual, os freios regenerativos podem operar de forma mais eficaz.

Fonte: http://www.railjournal.com/index.php/asia/superconducting-electrification-wires-on-test-in-japan.html?channel=540

Um impulso para a lógica supercondutora (A Boost for Superconducting Logic)

Figura 1: Nas válvulas supercondutoras de spin projetadas por Aarts e colaboradores, o alinhamento relativo dos dois ferromagnets (CrO₂, em roxo; Ni, em laranja) determina a temperatura de transição (T_C) de uma camada supercondutora (MoGe, em cinza). (Superior) Quando as magnetizações são paralelas (ou antiparalelas), apenas pares de elétrons com spins antiparalelos ("pares singletos") podem vazar para a camada de Ni, e estes pares não podem entrar no CrO₂ porque este material é totalmente spin polarizado. (Inferior) Quando as magnetizações estão desalinhadas, pares singletos podem se transformar em pares tripletos de spin iguais, que podem, por sua vez, vazar no CrO₂. Esta fuga adicional suprime a supercondutividade ainda mais, e reduz a T_C. A supressão é maior quando o ângulo de desalinhamento é 90∘.

Uma nova escolha de materiais leva a mais válvulas supercondutoras de spin úteis

O componente chave de memórias magnéticas e sensores é um dispositivo chamado válvula de spin, cuja resistência elétrica depende do alinhamento relativo das magnetizações de dois elementos ferromagnéticos finos. Os pesquisadores estão interessados ​​em desenvolver análogos supercondutores da válvula de spin para usar em tecnologias de "memória" criogênica que consomem pouca energia e dissipam pouco calor. Nesse caso, alterar o alinhamento relativo dos dois ferromagnetos desloca a temperatura de transição (T_C) de uma fina camada supercondutora adjacente, um efeito que pode ser usado para ligar o estado supercondutor (ou desligar) e reduzir (ou aumentar) a resistência total do dispositivo. Porém, até agora, os deslocamentos da T_C observados nos ensaios são muito pequenos para o uso prático. Jan Aarts e seus colegas da Universidade de Leiden, na Holanda, demonstram válvulas supercondutoras de spin com alterações da T_C por quase 1K [1], uma ordem de magnitude maior em comparação com os regimes anteriores.

        Nos metais ferromagnéticos, um exchange no campo interno gera um desequilíbrio no número de elétrons com spin "up" e "down". Uma corrente elétrica que passa através de um ferromagneto irá, por conseguinte, transportar uma corrente de spin, em adição à carga, com a maioria dos spins apontando paralelo à magnetização e a minoria apontando antiparalelo. Tais correntes spin-polarizadas são utilizadas em aplicações de lógica e de sensores. Encontrar maneiras eficientes e práticas para gerar e controlar tais correntes é um dos principais objetivos da spintrônica.

        O dispositivo mais famoso da spintrônica é a válvula de spin. Na sua forma mais simples, a válvula de spin é uma multicamada ferromagnética/normal/ ferromagnética (F/N/F). Menor dispersão de spin ocorre quando as duas camadas F são paralelas do que quando são antiparalelas, pois a configuração paralela tem menor resistência. Este efeito "magnetorresistência gigante" (GMR) foi reconhecido com o PrêmioNobel de Física em 2007 e é a base das cabeças de leitura em discos rígidos magnéticos.

        Mesmo antes à descoberta da GMR, Pierre de Gennes [2] - e mais tarde outros teóricos [3,4,5] -propuseram a válvula de spin supercondutora. Essa estrutura em camadas é constituída por uma fina camada supercondutora (S) entre dois ferromagnéticos (F/S/F) [2,3,4] ou uma camada supercondutora empilhada em cima de dois ferromagnéticos (M/M/S) [5]. Ainda que os portadores de carga dos supercondutores sejam pares de elétrons com spin opostos e não transportem uma corrente de spin, a T_C do supercondutor numa válvula de spin pode depender do alinhamento da magnetização das camadas ferromagnéticas. Isto resulta do chamado efeito de proximidade supercondutor, que envolve a fuga de elétrons emparelhados da camada S nas camadas vizinhas F, suprimindo a supercondutividade que ocorre a uma T_C inferior.

        Em 2002, Gu et al. demonstraram este efeito da válvula de spin supercondutora utilizando dispositivos F/S/F [6], mas a diferença medida na T_C (ΔT_C) entre a configuração com as camadas F paralelo e antiparalela foi inferior a 10 millikelvin (mK), que é comparável à largura da transição e muito pequeno para interruptores supercondutores práticos. A teoria quaseclássica prevê valores maiores de ΔT_C que pode ser uma fração significativa de T_C. Apesar da extensa pesquisa experimental sobre a válvula de spin supercondutora, os pesquisadores ainda têm de atingir valores de ΔT_C/T_C que são grandes o suficiente para aplicações práticas.

        Em seus dispositivos (Fig.1), Aarts e seus colegas tiram proveito de um determinado tipo de efeito de proximidade supercondutor que envolve a conversão de pares singletos para pares tripletos com spins paralelos (pares tripletos de igual-spin). A conversão ocorre quando os elétrons emparelhados em um supercondutor encontram uma interface com um campo magnético não homogêneo [7,8]. Ao encontrar um exchange de campo ferromagnético, pares singletos ganham momentum (mistura de spin), o que resulta na criação de tripletos de spin zero, ou seja, projeção de pares com spin zero ao longo do eixo de magnetização. Ao contrário dos pares singletos, tripletos de spin zero podem existir em diferentes formas com sua projeção de spin dependendo da orientação dos eixos de magnetização-quantização. E, se os pares de tripleto de spin zero encontram uma segunda camada ferromagnética que está desalinhada com a camada ferromagnética onde foram formados, os diferentes componentes do tripleto podem transformar uma na outra. Este processo de rotação de spin favorece a geração de pares tripletos de igual-spin e aumenta o efeito de proximidade que suprime supercondutividade e reduz a T_C. Em 2010, os teóricos propuseram que o efeito pode ser utilizado para manipular um efeito de válvulas de spin em estruturas de F/F/S [9]. Com as duas camadas F desalinhados por 90^∘, a magnetização seria maximamente inomogênea, fazendo a T_C declinar drasticamente em relação ao seu valor quando as camadas F forem alinhadas paralela ou antiparalelamente.

        Embora esse comportamento tenha sido observado experimentalmente em dispositivos F/F/S usando ferromagnéticos metálicos [10,11], a maior supressão relatada da T_C foi apenas cerca de 120 mK [11]. Aarts e seus colegas conseguiram uma supressão muito maior devido a uma escolha inteligente do material para uma das camadas F. Seus dispositivos consistem em camadas CrO₂/Cu/Ni/MoGe (Fig.1), onde o CrO₂ e o Ni são camadas ferromagnéticas ‘sanduichadas’ por um espaçador não magnético (Cu), e o MoGe é um supercondutor com uma T_C de 6 K. Ao contrário dos ferromagnéticos metálicos, que são apenas parcialmente spin-polarizados, o CrO₂ é um ferromagnético meio-metálico cujos elétrons na energia de Fermi são 100% spin-polarizados. Isto significa que os processos de espalhamento que "viram" o spin de um elétron não ocorrem no CrO₂. Como resultado, os pares tripletos spin-polarizados podem viajar muito além da camada supercondutora que é possível em ferromagnéticos metálicos. Isso aumenta o efeito supercondutor de proximidade e leva a diferenças maiores na T_C entre os estados ferromagnéticos alinhados e desalinhados. Usando um campo magnético para girar a camada ferromagnética do Ni, os pesquisadores foram capazes de mudar a T_C por 1 K.

        A descoberta de que ferromagnéticos meio-metálicos são o segredo para uma grande supressão na T_C é uma excelente oportunidade para o desenvolvimento de interruptores supercondutores controlados por magnetização. Isto porque a T_C varia ao longo de uma vasta gama de temperaturas, o que significa que o estado de resistência do dispositivo é altamente estável a mudanças de temperatura. Válvulas de spin tripletos supercondutoras podem realizar funções lógicas quase equivalentes a dispositivos GMR (embora a temperaturas mais baixas), mas potencialmente com uma eficiência muito maior de dissipação de energia que é minimizada pela presença da supercondutividade. Os resultados de Aarts e colegas, portanto, motivam o estudo de dispositivos mais complexos que combinam o não equilíbrio do transporte de spin e da coerência de fase supercondutora. Tais dispositivos poderiam ser utilizados para controlar o estado magnético de válvulas de spin supercondutoras, e potencialmente o fluxo de calor, mas eletricamente, em vez de com os campos magnéticos.

Fonte: http://physics.aps.org/articles/v8/49

Esta pesquisa está publicada no Physical Review X.

Referências

1.    A. Singh, S. Voltan, K. Lahabi, and J. Aarts, “Colossal Proximity Effect in a Superconducting Triplet Spin Valve Based on the Half-Metallic Ferromagnet CrO₂,” Phys. Rev. X 5, 021019 (2015)

2. P. G. De Gennes, “Coupling between Ferromagnets through a Superconducting Layer,” Phys. Lett. 23, 10 (1966)

3. L. R. Tagirov, “Low-Field Superconducting Spin Switch Based on a Superconductor/Ferromagnet Multilayer,” Phys. Rev. Lett. 83, 2058 (1999)

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5. S. Oh, D. Youm, and M. R. Beasley, “A Superconductive Magnetoresistive Memory Element Using Controlled Exchange Interaction,” Appl. Phys. Lett. 71, 2376 (1997)

6. J. Y. Gu, C.-Y. You, J. S. Jiang, J. Pearson, Ya. B. Bazaliy, and S. D. Bader, “Magnetization-Orientation Dependence of the Superconducting Transition Temperature in the Ferromagnet-Superconductor-Ferromagnet System: CuNi/Nb/CuNi,” Phys. Rev. Lett. 89, 267001 (2002)

7. F. S. Bergeret, A. F. Volkov, and K. B. Efetov, “Long-Range Proximity Effects in Superconductor-Ferromagnet Structures,” Phys. Rev. Lett. 86, 4096 (2001)

8. J. Linder and J. W. A. Robinson, “Superconducting Spintronics,” Nature Phys. 11, 307 (2015)

9. Ya. V. Fominov, A. A. Golubov, T. Yu. Karminskaya, M. Yu. Kupriyanov, R. G. Deminov, and L. R. Tagirov, “Superconducting Triplet Spin Valve,” JETP Lett. 91, 308 (2010)

10.                   P.V. Leksin, N.N. Garif’yanov, I. A. Garifullin, Ya. V. Fominov, J. Schumann, Y. Krupskaya, V. Kataev, O. G. Schmidt, and B. Büchner, “Evidence for Triplet Superconductivity in a Superconductor-Ferromagnet Spin Valve,” Phys. Rev. Lett. 109, 057005 (2012)

11.                      X. L. Wang, A. Di Bernardo, N. Banerjee, A. Wells, F. S. Bergeret, M. G. Blamire, and J. W. A. Robinson, “Giant Triplet Proximity Effect in Superconducting Pseudo Spin Valves with Engineered Anisotropy,” Phys. Rev. B 89, 140508 (2014)