超导开放纳米管与纳米花瓣中的涡旋棘轮效应

超导三维纳米结构制造和人工钉扎位点创建的进展为纳米传感器、测辐射热计和量子干涉仪的新应用与性能增强铺平了道路。磁通量子（Abrikosov 涡旋）在三维纳米结构中的动力学揭示了平面结构中未曾见过的丰富现象。在此，我们考虑两种类型的超导三维纳米结构——开放纳米管和纳米花瓣——它们在均匀外部磁场中承载着方位角输运电流。这些结构复杂的三维几何形状诱导了法向磁场的不均匀性，并使涡旋沿优先路径运动。通过沿这些路径引入一系列非对称钉扎位点，我们展示了磁通输运中的非互易性，这种非互易性在三维纳米结构中比在平面薄膜中更强。涡旋棘轮效应的增强表现为在更宽的磁场范围内，电流反向时涡旋脱钉电流存在差异。所揭示的效应归因于非均匀场诱导的涡旋通过包含非对称钉扎位点区域的通道效应。我们的结果表明，通过将超导薄膜扩展到第三维度，棘轮效应可以持续到更高的磁场，而无需增加非对称钉扎位点的数量。