Физики из России первыми изучили свойства "невозможных" сверхпроводников
Российские физики получили первые данные по структуре и поведению "невозможных" сверхпроводников, сочетающих в себе свойства магнитных и сверпроводящих материалов. Их выводы были представлены в журнале Science Advances.
"Наши результаты открывают новую страницу в современной физике сверхпроводимости, они дают почву для будущих фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований процессов, протекающих в сверхпроводниках на атомном масштабе. Мы готовим ряд научных статей о таких материалах, и данная публикация стала первой в своем роде", - заявил Василий Столяров, физик из Долгопрудного, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Все сверхпроводники обладают необычным свойством - они "не любят" магнитное поле и стремятся его вытолкнуть наружу в том случае, если линии этого поля с ними контактируют. Если сила поля превышает определенное значение, то тогда сверхпроводник резко теряет свои свойства и становится "обычным" материалом.
Ученых давно интересует то, как этот феномен, который они называют "эффектом Мейснера", будет влиять на поведение носителей информации и вычислительных приборов, а также ферромагнитных сверхпроводников, нового класса веществ с нулевым сопротивлением.
Долгое время физики считали, что такие вещества не могут существовать, так как магнитные поля мешают формированию пар электронов, отвечающих за работу сверхпроводимости. В начале этого века выяснилось, что это не так, когда физики открыли несколько соединений редкоземельных металлов, серы и бора, сочетающих в себе и сверхпроводящие, и магнитные свойства.
Пока не понятно, как именно они работают, однако ученые предполагают, что электроны внутри них могут объединяться не в пары, а в своеобразные тройки, а сами ферромагнитные сверхпроводники могут быть разбиты на чередующиеся зоны со сверхпроводящими и магнитными свойствами.
Столяров и его коллеги из российских и зарубежных научных центров сделали первый шаг к раскрытию тайн этих материалов, изучая поведение подобных слоев, возникающих в кристаллах из соединения европия, железа, мышьяка и фосфора при низких температурах.
Этот материал, как отмечают ученые, уникален и интересен тем, что он приобретает сверхпроводящие свойства до того, как он превращается в магнит, тогда как другие ферромагнитные сверхпроводники ведут себя обратным образом. Подобная необычная черта данного соединения позволила Столярову и его коллегам проследить за формированием слоев и поведением электронов внутри него, используя магнитно-силовой микроскоп.
Эти наблюдения помогли ученым найти феномен, который они не ожидали увидеть. Помимо магнитных доменов, сверхпроводящих токов и связанных с ними "магнитных воронок", так называемых вихрей Абрикосова, российские исследователи открыли внутри этого материала особое состояние и связанные с ним зоны, которые они назвали "мейсснеровскими доменами".
Они, как предполагают ученые, возникают в результате взаимодействия магнитных полей и сверхпроводящих токов, мешающих их проникновению внутрь этих доменов. В результате этого кристалл сверхпроводника разбивается на бесчисленное множество зон-"полосок" с магнитными и сверхпроводящими свойствами.
Подобное состояние, как показали дальнейшие опыты, может существовать только в узком диапазоне температур - при ее повышении или понижении "мейсснеровские домены" разрушаются и превращаются в "обычные" сверхпроводящие или ферромагнитные зоны.
Все это, как отметил Столяров, позволяет гибко управлять тем, что происходит внутри сверхпроводника, где и как в нем появляются вихри Абрикосова. Это может быть использовано при разработке электронных устройств на основе гибридных сверхпроводящих материалов. Вдобавок, такое поведение сверхпроводника говорит о том, что тройки электронов не обязательно должны существовать внутри него, что облегчит дальнейшее изучение его секретов.
