Нанотехнологи исследуют физические явления, которые можно применить в электронике нового поколения. Ученые университета «Дубна» впервые продемонстрировали захват магнитной прецессии осцилляциями сверхпроводящего тока в наноструктурах «сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник» под действием внешней электромагнитной волны.

Работы под руководством профессора кафедры нанотехнологий и новых материалов Юрия Шукринова проводятся в рамках НИР «Исследование аномальных джозефсоновских наноструктур и разработка предложений по их применению в сверхпроводниковой электронике и спинтронике».

В последние годы проводятся интенсивные исследования на стыке двух областей физики: сверхпроводимости и магнетизма. Оказалось, что в наноструктурах «сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник» возможно их сосуществование и взаимное влияние друг на друга. Открылась возможность управлять магнитным моментом с помощью сверхпроводящего тока, а также воздействовать на сверхпроводящие свойства такой джозефсоновской структуры изменением динамики магнитного момента.

Юрий Шукринов делится подробностями исследований: «Нами впервые был продемонстрирован захват магнитной прецессии осцилляциями сверхпроводящего тока в наноструктурах «сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник» под действием внешней электромагнитной волны. Мы продемонстрировали возникновения ступеньки на намагниченности как функции базового тока, положение которой определяется частотой излучения и формой резонансной кривой. Результаты работы опубликованы в журнале с высоким импакт-фактором PhysicalReviewB106, относящимся к первому квартилю. Научная группа предполагает сконцентрироваться на влиянии магнитной компоненты электромагнитного излучения, которая до настоящего времени не рассматривалась. Однако ее учет приводит к целому ряду новых интересных эффектов. Мы предсказываем возникновение «химерной» ступеньки нового типа. Ее свойства существенно отличаются от широко известной ступеньки Шапиро, используемой в метрологии для создания стандарта напряжения. Данные предсказания также опубликованы недавно в PhysicalReviewB. Результаты наших работ докладывались на ряде международных конференций в Дубне, Казане, Сколково, Нижнем Новгороде».

В рамках НИР в 2024 году будут исследованы различные механизмы частотной синхронизации в джозефсоновском переходе «сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник», определены новые свойства образованных ступенек, исследованы свойства гистерезиса нового типа, вызванного переходами между различными состояниями намагниченности. Предполагается рассмотреть возможность использования исследуемых систем в качестве сверхпроводникового диода, обладающего сверхмалым рассеянием энергии. Это позволит разработать новые методы контроля намагниченности в сверхпроводниковых наноструктурах, которые могут найти широкое применение в сверхпроводниковой электронике и спинтронике.

Работы группы Юрия Шукринова в этом направлении были отмечены Первой премией ОИЯИ. В состав научного коллектива входят студенты кафедры нанотехнологий и новых материалов: студентка кафедры Ольга Кибардина за успехи исследований джозефсоновских наноструктур удостоена именной стипендии ОИЯИ.