В МФТИ разработают теорию светового управления током в сверхпроводниках
Физики МФТИ исследуют фотогальванические эффекты в сверхпроводниках. Проект направлен на изучение фундаментальных проблем взаимодействия электромагнитного излучения со сверхпроводящими материалами и искусственными структурами, включая системы сверхпроводник–ферромагнетик. Результаты проекта заложат основу для разработки новых устройств низкотемпературной электроники, обладающих высоким быстродействием и низким энергопотреблением.
Основная цель проекта – изучение фотогальванических эффектов, проявляющихся в генерации электрического тока и магнитного момента сверхпроводника под воздействием света. Эти эффекты могут существенно упростить процесс генерации электрического тока, текущего без потери энергии, а также устойчивых к внешним воздействиям магнитных состояний. Изучаемые в проекте явления могут открыть возможности для создания высокоэффективных элементов оптоэлектроники и новых устройств квантовой спинтроники, управляемых светом.
Команда учёных намерена построить теорию фотогальванических эффектов как в однородных сверхпроводящих материалах, так и в широком классе многослойных структур, в которых сверхпроводники находятся в электрическом контакте с ферромагнетиками.
На завершающем этапе проекта авторы сосредоточатся на анализе фотогальванических эффектов в гибридных системах, состоящих из сверхпроводника и нескольких ферромагнитных слоёв. Ученые также планируют исследовать пространственную дисперсию и магнитокиральные эффекты, представляющие интерес для фотоники и материаловедения.
Итогом работы станет вычисление экспериментально измеримых величин (например, электрического тока, магнитного момента, распределения вихрей, амплитуды второй гармоники в электромагнитном отклике сверхпроводника) и разработка предложений для экспериментального наблюдения предсказанных эффектов.
Ожидается, что полученные результаты найдут применение в сверхпроводящей оптофлаксонике и спинтронике — при создании элементов, в которых спиновые и зарядовые токи управляются при помощи света, а также в криоэлектронике для разработки элементов микросхем, работающих при сверхнизких температурах. Кроме того, они будут полезны при создании компонентов для устройств квантовых вычислений, таких как ячейки памяти, фазовые батарейки и контроллеры тока.
В долгосрочной перспективе проект МФТИ может положить начало разработке новых технологий, основанных на управлении сверхпроводящими состояниями с помощью света и имеющих потенциальные приложения в сферах электроники, телекоммуникаций и научной приборостроительной техники.
Работа поддержана грантом РНФ № 25-12-00042.
Фото: пресс-служба МФТИ