Presentamos un protocolo para la manipulación de vórtices individuales en películas superconductoras delgadas, utilizando contacto mecánico local. El método no incluye la aplicación de corriente, campo magnético o pasos de fabricación adicionales.
Artículo de método
Presentamos un protocolo para la manipulación de vórtices individuales en películas superconductoras delgadas, utilizando contacto mecánico local. El método no incluye la aplicación de corriente, campo magnético o pasos de fabricación adicionales.
La manipulación local y determinista de vórtices individuales en superconductores de tipo 2 es un desafío. La capacidad de controlar la posición de los vórtices individuales es necesaria para estudiar cómo los vórtices interactúan entre sí, con la red y con otros objetos magnéticos. Aquí, presentamos un protocolo para la manipulación de vórtices en películas superconductoras delgadas por contacto local, sin aplicar corriente o campo magnético. Las imágenes de los vórtices se obtienen utilizando un dispositivo de interferencia cuántica superconductor de barrido (SQUID), y se aplica tensión vertical a la muestra empujando la punta de un chip de silicio dentro de la muestra, utilizando un elemento piezoeléctrico. Los vórtices se mueven golpeando la muestra o barriéndola con la punta de silicona. Nuestro método permite la manipulación efectiva de vórtices individuales, sin dañar la película ni afectar su topografía. Demostramos cómo los vórtices se reubicaron a distancias de hasta 0,8 mm. Los vórtices permanecieron estables en su nueva ubicación hasta cinco días. Con este método, podemos controlar vórtices y moverlos para formar configuraciones complejas. Esta técnica para la manipulación de vórtices también podría implementarse en aplicaciones como dispositivos lógicos basados en vórtices.
Los vórtices son objetos magnéticos a nanoescala, formados en los superconductores de tipo 2 en presencia de un campo magnético externo. En una muestra libre de defectos, los vórtices pueden moverse libremente. Sin embargo, diferentes defectos en el resultado material en las regiones de la reducción de la superconductividad que son energéticamente favorable para vórtices. Vórtices tienden a decorar estas regiones, también conocidos como los sitios de colocación de clavos. En este caso, la fuerza requerida para mover un vórtice debe ser mayor que la fuerza de fijación. Propiedades de los vórtices, tales como la densidad de vórtice, fuerza de interacción y la gama, se ....
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1. El acceso a un sistema de escaneo SQUID
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Nuestro protocolo fue probado con éxito en miles de vórtices individuales, bien separados en dos muestras de Nb, y nueve muestras de NbN. Generamos nuevos vórtices sobre la misma muestra por calentamiento de la muestra por encima de Tc, y enfriarlo de nuevo a 4,2 K en presencia de un campo magnético. Elegimos el campo magnético externo para lograr la densidad deseada de vórtice. Mostramos aquí los datos de estos experimentos. Estos resultados se han descrito en detalle por Kremen et .......
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la manipulación exitosa de vórtices depende de varios pasos críticos. Es importante para alinear el sensor en un ángulo, de tal manera que la punta del chip será el primero en entrar en contacto con la muestra. En segundo lugar, es importante tener en cuenta que la fuerza ejercida sobre la muestra se determina por las propiedades mecánicas del voladizo que el chip está montado. En el régimen elástico, la fuerza aplicada es proporcional a la desviación, x, de acuerdo con la ley de Hooke:
F = kx
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Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecemos a A. Sharoni de la Universidad Bar-Ilan de proporcionar las películas superconductoras. Esta investigación fue apoyada por el Consejo Europeo de Investigación subvención del CEI-2014-STG- 639792, Integración Marie Curie Career Grant FP7-PEOPLE-2012-CIG-333799, e Israel Science Foundation de subvención ISF-1102/13.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| sistema de movimiento grueso de deslizamiento de palo | attocube | ANPx-101 | x,y motion |
| sistema de movimiento grueso de deslizamiento de palo | attocube | ANPz-101 | z controlador |
| sistema de movimiento grueso de deslizamiento de palo | Attocube | ANC 300 | |
| amplificador de alto voltaje | Attocube | ANC 250 | |
| tarjeta de adquisición de datos | National Instruments | NI PCIe-6363 | |
| elementos piezoeléctricos | Piezo Systems Inc | T2C | magnético |
| preamplificador de voltaje de bajo ruido | Stanford Research Systems | SR 560 | |
| puente de capacitancia | General Radio | 1615A | |
| telescopio | NAVITAR | 1-504516 | |
| cámara | MOTICAM | MP2 | |
| dewar | Cryofab | N/A | |
| inserto | ICE oxford | N/A | |
| Escudo de metal Mu | Amuneal | N/A | |
| tapón de vacío | ICE oxford | N/A | |
| sistema de pulverización catódica | AJA international Inc | N/A | |
| película lapeada | 3M | 261X | objetivo Nb no magnético |
| Kurt J. Lesker EJTNBXX351A2 | |||
| Barniz GE | CMR-Direct | 02-33-001 | para disipación de calor criogénica |
| Pasta de plata | Structure Probe Inc | 05063-AB |
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