Estudos intensivos no acoplamento do estado condensado supercondutor com divisão de spin de troca magnética abriram um campo de pesquisa de spintrônica supercondutora1,2,3, que promete realizar tecnologias de memória e lógica baseadas em spin sem dissipação. De particular relevância nesta pesquisa é a previsão teórica4,5,6,7 e verificação experimental8,9,10,11,12 que estados de emparelhamento triplo polarizados por spin podem ser criados por meio de processos de mistura e rotação de spin (por exemplo, campos de troca não colineares4,5,6,8,9,10 no espaço real e/ou campos spin-órbita7,11,12 em recíproco/k espaço) em interfaces supercondutores/ferromagnetos (FM) projetadas por proximidade1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Com esses avanços, o campo da spintrônica supercondutora envolvendo pares triplos de Cooper polarizados por spin1,2,3 pode responder a dois aspectos práticos: como gerar eficientemente esses pares triplos e como ajustá-los de maneira controlável. Ainda assim, como apontado anteriormente4,13,14, cumprir esses dois requisitos ao mesmo tempo parece desafiador porque a não colinearidade robusta pré-configurada das magnetizações do misturador de spin e do rotador de spin para uma maior conversão de pares singleto para tripleto torna difícil o controle por um estímulo externo.
O controle ativo e reversível de supercorrentes triplas polarizadas por spin até agora foi alcançado principalmente em junções Josephson ferromagnéticas (JJs)13,14, onde pelo menos três FMs constituem uma barreira Josephson cujas direções relativas de magnetização e, portanto, a não colinearidade, podem ser controladas por campos magnéticos externos4,13,14. Isso levou à chamada válvula de rotação de supercorrente de spin-tripleto4,13,14, em que as supercorrentes triplas polarizadas por spin criadas por proximidade podem ser ligadas e desligadas. No entanto, a fabricação de tais JJs de spin-tripleto ferromagnéticos13,14 requer engenharia de interface delicada, por exemplo, correspondência de banda de energia eletrônica entre camadas vizinhas, seletividade em campos coercitivos dos FMs spin-mixer e spin-rotator e contornar o componente fora do plano (OOP) de campos magnéticos dispersos.
Neste trabalho, demonstramos um análogo antiferromagnético do efeito spin-válvula de supercorrente spin-tripleto4,13,14 através do uso de um único antiferromagneto quiral topológico (AFM) Mn3Ge (ref. 15,16,17), que - com a falta de campos dispersos - pode ser altamente vantajoso para o desenvolvimento de circuitos lógicos spintrônicos supercondutores1. O aspecto notável do Mn3Ge é que seu arranjo de spin antiferromagnético triangular não colinear15,16,17 no espaço real (Fig. 1a, b) e os campos magnéticos fictícios derivados da curvatura de Berry18,19 in k espaço, que são robustos a baixas temperaturas T (ref. 15,16,17,20), facilitam os processos de spin-mistura e spin-rotação1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 necessário para conversão de pares singleto em tripleto. Isso permite, como mostrado em nosso experimento recente20, a geração de proximidade de supercorrentes triplas de longo alcance através da barreira Josephson antiferromagnética quiral única.
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- Fonte: https://www.nature.com/articles/s41565-023-01336-z
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