铁磁性和超导电性不要在一起玩得很好。通常情况下，这两种现象——铁磁性赋予花园-变体永磁体磁场，而超导性则驱除冷却到临界温度以下的某些材料的内部磁场——似乎相互抵消。
但在特殊情况下，这两种现象可以相互作用。一个这样的情况可能会给未来带来很大的好处自旋电子学与电子设备相比，操作更快、耗能更少的设备。
研究人员现在已经将磁性图案蚀刻到一个超导体的微米大小的“孤岛”上，上面覆盖着铁磁性材料。这些类型的磁性织构通常不是很稳定，但这些岛屿将它们保持在超导体临界温度以上。研究人员希望有一天，一个由磁扭岛组成的“群岛”可能会成为自旋电子器件的存储器。
所讨论的超导体是氧化钇钡铜（YBCO），其作用是作为低于-181°C的超导体，远离室温，但按照大多数超导体的标准来看确实温和。当YBCO冷却到临界温度以下时，任何穿过其内部的磁力线被驱逐到它的外部。然而，研究人员仍然可以铸造磁性f现场线路通过YBCO的内部用新的外部磁场对其进行爆破，然后迅速关闭该磁场。
黑色箭头显示了超导YBCO“岛”上两种不同铁磁材料样品的自旋织构赫兹
研究人员发现，如果他们在YBCO上覆盖一层非超导铁磁材料，它们可以通过超导体将这些临时的磁性图案压印下来，并将其“写入”到铁磁体中。然后，即使在外部磁场关闭后，铁磁体也会保持这种模式。这是自旋电子学非常感兴趣的一种能力，该学科已经在研究如何将这种磁性结构用作计算机存储器，而不是支撑当今大多数电子器件的CMOS晶体管。
如果自旋电子学能够在室温下工作，那么它可以更好地利用这种能力。在正常情况下，这不应该发生。如果YBCO基底温度高于−181°C，则其上方铁磁体中的文字应消失。但在先前的实验研究人员发现，铁磁体在远高于临界温度的温度下保留了图案的痕迹。“我们观察到印记图案并没有完全消失，”他说塞尔吉奥·巴伦西亚，一位物理学家亥姆霍兹材料和能源中心以及谁参与了这项研究。“有一种印记状态的保留，一些记忆。”
瓦伦西亚和他的同事能够确定这种保留的原因：微小的斑点氧化亚铜在YBCO顶部萌芽并夹在铁磁性材料下面。事实上，这些缺陷有助于稳定铁磁体中的部分磁场。
“这是将这种超导/磁性混合系统转变为功能齐全的自旋电子系统的关键之一。”-哈维尔·维勒加斯，巴黎萨克雷大学
这一知识使研究人员能够制造一组超导“岛”，每个岛的直径约为2微米，并安装有铁磁性材料（80%镍和20%铁的混合物）。研究人员使用磁场以漩涡形状的磁场图案蚀刻每个岛屿的铁磁体。这些类型的磁涡有感兴趣的自旋电子学研究人员多年来。研究人员创造了两种旋涡：一种适合方形孔，另一种适合圆形孔。
需要实际研究这些岛屿给他们成像用同步加速器的高能X射线激发电子。研究人员研究了每种涡流在加热到接近室温时是如何维持的。虽然远不是完美的，但圆形漩涡比方形漩涡的支撑力更好。
无论哪种类型的支持都是一个潜在的有希望的成就。如今，像这样的磁模式很难写入和重写，换句话说，很难操纵其底层电子的自旋，但如果工程师想利用这些模式来制造自旋电子器件的存储器，他们需要弄清楚如何做到这一点。研究人员希望他们的工作可以成为探索尚未发现的岛屿或其他结构的模板，从而使这项任务变得更容易。
巴伦西亚说：“我们希望，我们的研究显示了一种在各种化合物中获得这些磁性结构的方法，这可能有助于优化这些功能性自旋电子学系统，因为我们可以研究范围更广、性质不同的材料。”。
“这里的基本想法是看超导是否可以以一种特定、更有效或有用的方式“压印”自旋纹理。我们的研究表明，情况就是这样，”哈维尔·维勒加斯，一位物理学家巴黎萨克利大学y、 在法国，以及该小组的另一位研究人员。
研究人员接下来想改进这些岛屿，将其缩小到一微米以下，并使其更好地保存文字。此外（也是至关重要的），该组织希望创造一种用电流探测岛屿文字的方法。这将允许研究人员读取磁记忆，而无需将所有东西都运送到同步加速器。
维莱加斯说：“这是将这种超导/磁性混合系统转变为功能齐全的自旋电子系统的关键之一。”。
小组出版他们4月2日在杂志上的工作ACS应用材料和接口。
