மீக்கடத்தி மற்றும் சுழலியக்கம் சந்திப்பதால் என்ன நிகழும்?

இரண்டு மீக்கடத்தி பகுதிகள் மின்கடத்தி அல்லாத பொருளின் ஒரு துண்டு மூலம் பிரிக்கப்படும் போது, ​​ஒரு சிறப்பு குவாண்டம் விளைவு ஏற்பட்டு, இரு பகுதிகளையும் இணைக்கிறது. இதுவே ஜோசப்சன் விளைவு எனப்படும். அப்பொருள் அரை-உலோக ஃபெரோ காந்தமாக இருந்தால், சுழலியக்கவியல் (Spintronics) பயன்பாடுகளுக்கு புதிய தாக்கங்கள் எழுகின்றன. ஒரு சர்வதேச குழு, ​​முதல் முறையாக, வழக்கத்திற்கு மாறாக நீண்ட தூர ஜோசப்சன் விளைவை வெளிப்படுத்தும் ஒரு பொருள் அமைப்பை வடிவமைத்துள்ளது. இங்கே, YBa₂Cu₃O₇-இன் மீக்கடத்தி பகுதிகள் ஒரு மைக்ரான் அகலமுள்ள அரை-உலோக, ஃபெரோ காந்த மாங்கனைட் (La_2/3Sr_1/3MnO₃) பகுதியால் பிரிக்கப்படுகின்றன.

காந்த-இடமாற்ற அளவீடுகளின் உதவியுடன், மாங்கனைட் வழியாக ஒரு மீ மின்னோட்டம் புழக்கத்தில் இருப்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிரூபிக்க முடிந்தது. இந்த மீ மின்னோட்டமானது இரண்டு மீக்கடத்தி பகுதிகளுக்கு இடையேயான மீக்கடத்தி இணைப்பிலிருந்து எழுகிறது. இதனால் மேக்ரோஸ்கோபிக் நீளத்துடன் ஜோசப்சன் விளைவு வெளிப்படுகிறது.

டிரிப்லெட் மீக்கடத்தி

கூடுதலாக, விஞ்ஞானிகள் சுழலியக்கவியல் பயன்பாடுகளுக்கு ஆழ்ந்த விளைவுகளுடன் மற்றொரு சுவாரஸ்யமான பண்புகளை ஆராய்ந்தனர். மீக்கடத்திகளில் எலக்ட்ரான்கள் கூப்பர் ஜோடிகள் என்று அழைக்கப்படுவதில் ஒன்றாக இணைகின்றன. பெரும்பாலான மீக்கடத்திகளில், இந்த ஜோடிகள் காந்த பரிமாற்ற புலத்தைக் குறைப்பதற்காக எதிர் சுழலுடன் எலக்ட்ரான்களால் உருவாக்கப்படுகின்றன, இது மீக்கடத்தியின் உறுதிப்படுத்தலுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும். சர்வதேச குழுவால் பயன்படுத்தப்படும் ஃபெரோ காந்தம் அரை-ஃபெரோ காந்தமாக உள்ளது. இதற்கு ஒரு சுழல் வகை எலக்ட்ரான் மட்டுமே அனுமதிக்கப்படுகிறது. இந்தப் பொருளுக்குள் ஒரு மீ மின்னோட்டம் கண்டறியப்பட்டது என்பது, இந்த மீ மின்னோட்டத்தின் கூப்பர் ஜோடிகள் அதே சுழல் கொண்ட எலக்ட்ரான்களால் உருவாக்கப்பட வேண்டும் என்பதைக் குறிக்கிறது. இது “டிரிப்லெட்” மீக்கடத்தி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது மிகவும் அரிதானது.

“BESSY II இல் உள்ள XMCD-PEEM நிலையத்தில், மாங்கனைட் ஸ்பேசரில் உள்ள காந்த களங்களை வரைபடமாக்கி அளந்தோம். பரந்த பகுதிகள் ஒரே மாதிரியாக காந்தமாக்கப்பட்டு, மீக்கடத்தி பகுதிகளை இணைப்பதை நாங்கள் கவனித்தோம். டிரிப்லெட் சுழல் ஜோடிகள் இவற்றில் சுதந்திரமாகப் பரவலாம்,” என்று டாக்டர். செர்ஜியோ வலென்சியா விளக்குகிறார். மோலினா, HZB இயற்பியலாளர், BESSY II இல் அளவீடுகளை மேற்பார்வையிட்டார்.

மீக்கடத்தியில் மின்னூட்டங்கள் எதிர்ப்பின்றி பாய்கின்றன.  இது குறைந்த சக்தி நுகர்வு பயன்பாடுகளை ஈர்க்கிறது. தற்போதைய வழக்கில், இந்த மின்னோட்டம் சமமான சுழல்கள் கொண்ட எலக்ட்ரான்களால் ஆனது. ஜோசப்சன் விளைவின் மேக்ரோஸ்கோபிக் குவாண்டம் ஓரியல் மூலங்களால் ​​இடமாற்றம் (நீண்ட தூரங்களுக்கு) மற்றும் தகவல்களைப் படிக்க/எழுதுவதற்கான புதிய வகை மீக்கடத்தி சுழலியக்கவியலின் பயன்பாடுகளில் இத்தகைய சுழல் துருவப்படுத்தப்பட்ட நீரோட்டங்கள் பயன்படுத்தப்படலாம்.

மீக்கடத்தி மற்றும் ஃபெரோகாந்த கூறுகளால் செய்யப்பட்ட புதிய சாதனம், மீக்கடத்தி சுழலியக்கம் மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான புதிய முன்னோக்குகளுக்கான வாய்ப்புகளைத் திறக்கிறது.

References:

• Jakobsen, M. F. (2021). Transport in Magnetic and Superconducting Heterostructures.
• Awschalom, D. D., Bassett, L. C., Dzurak, A. S., Hu, E. L., & Petta, J. R. (2013). Quantum spintronics: engineering and manipulating atom-like spins in semiconductors. Science, 339(6124), 1174-1179.
• Yagovtsev, V. O., Pugach, N. G., & Eschrig, M. (2021). The inverse proximity effect in strong ferromagnet–superconductor structures. Superconductor Science and Technology, 34(2), 025003.
• Tabuchi, Y., Ishino, S., Noguchi, A., Ishikawa, T., Yamazaki, R., Usami, K., & Nakamura, Y. (2016). Quantum magnonics: The magnon meets the superconducting qubit. Comptes Rendus Physique, 17(7), 729-739.