Ensimmäinen absoluuttinen suprajohtava kytkin magneettisessa laitteessa

Suprajohteet ovat aineita, joiden sähkövastus ja energiahäviöt katoavat kokonaan hyvin alhaisessa lämpötilassa. Suprajohdekytkin on taas mekanismi, jolla materiaalin suprajohdeominaisuus voidaan kytkeä päälle ja pois päältä samalla tavalla kuin sähkökatkaisija.  

De Gennesin suprajohtava kytkin näytti suuntaa 60 vuotta sitten 

Jo vuonna 1966 Pierre-Gilles de Gennes ehdotti mekanismia suprajohtavuuden kytkemiseksi päälle ja pois päältä magneettisessa laitteessa. Siinä suprajohtava materiaali asetetaan kahden ferromagneettisen eristeen väliin, jolloin magneettisen vaihtokentän nettovoimakkuutta voidaan säätää eristekerrosten magnetoitumien keskinäistä suuntaa muuttamalla. Tällöin suprajohteen kriittinen lämpötila laskee, kun magnetoitumat ovat samansuuntaiset. Jos ferromagneettisten kerrosten magnetoitumat ovat vastakkaissuuntaiset, kumoutuu kerrosten vaikutus suprajohtavuuteen. 

- Vaikka nämä rakenteet ovat osoittaneet suprajohtavan kriittisen lämpötilan herkkyyden magnetoitumien keskinäiselle suunnalle, ovat muutokset kriittisessä lämpötilassa olleet ennustettua pienempiä, selventää tutkijatohtori Alberto Hijano Jyväskylän yliopistolta.  

Ensimmäinen absoluuttinen suprajohtava kytkin  

Tutkijat ovat äskettäin toteuttaneet ensimmäisen de Gennesin suprajohtavan kytkimen, jossa suprajohtavuus voidaan täydellisesti kääntää päälle ja pois. Kytkimessä ferromagneettiseksi eristeeksi on valittu EuS ja Nb toimii suprajohteena.  Kytkimen avaintekijä on ylimääräinen kultakerros EuS:n ja Nb:n välissä, joka tehostaa suprajohteeseen syntyvää magneettista vaihtokenttää, ja mahdollistaa suprajohtavuuden absoluuttisen päälle/pois-kytkennän. 

- Tämä saavutus voi avata tien haihtumattomien suprajohtavien RAM-muistilaitteiden kehittämiselle. Kytkin myös säästää energiaa ja vähentäisi tietokoneiden energian kulutusta, koska magneettinen kytkin poistaisi jatkuvan lämpökuormituksen, kertoo Hijano. 

Tutkimus on toteutettu yhteistyössä Cambridgen yliopiston, Baskimaan yliopiston ja Jyväskylän yliopiston välillä ja se on julkaistu arvostetussa Nature Communications -julkaisusarjassa.  

Artikkelin tiedot:  

• Realisation of de Gennes’ absolute superconducting switch with a heavy metal interface, Nature Communications 16, 5674 (2025). 

• Doi-numero: https://doi.org/10.1038/s41467-025-61267-2 

• Linkki artikkeliin: https://www.nature.com/articles/s41467-025-61267-2