Текст уведомления здесь

Сосуществование сверхпроводника и ферромагнетика в одном материале объяснили при помощи вихрей Абрикосова

Ученые считают, что этот материал можно будет использовать в спинтронике

Французские и российские исследователи теоретически обосновали необычное поведение недавно открытого соединения европия, которое сочетает в себе свойства сверхпроводника и ферромагнетика. Их работа показывает, что у нового вещества должны быть совершенно необычные физические эффекты.
Добавить в закладки
Комментарии

Может показаться, что вещество не может быть сверхпроводником и ферромагнетиком одновременно. Дело в том, что у сверхпроводника при достижении определенной температуры пропадает электрическое сопротивление, причем пока он находится в этом состоянии, то выталкивает из себя магнитное поле (физики называют это эффектом Мейсснера). Ферромагнетики же создают магнитное поле в объеме благодаря своей намагниченности. Однако подобные гибриды все-таки существуют — это материалы на основе европия.

Ранее физики в ходе эксперимента выявили магнитную структуру сверхпроводящих и ферромагнитных фаз одного из таких гибридов — соединения европия, железа и мышьяка (EuFe2As2), легированного атомами фосфора. Ферромагнетизм в нем обеспечивают электроны европия, а сверхпроводимость — электроны железа. Благодаря структуре материала эти электроны практически не влияют друг на друга, поэтому материал может совмещать в себе сверхпроводимость и ферромагнетизм. В новой статье ученые из России и Франции предложили теорию, которая объясняет физический механизм, стоящий за этими экспериментальными данными.

Согласно этой теории, неоднородная магнитная структура, «построенная» вокруг атомов европия, при понижении температуры превращается в структуру доменного типа — отдельных областей в материале, где магнитное поле существует в объеме. Подобная структура наблюдалась в эксперименте при 17,8—18,25 К. Авторы называют ее «мейсснеровским доменом». Периодичность этой структуры оказалась существенно меньше, чем в «нормальном» ферромагнетике, из-за влияния сверхпроводимости в окружающих областях «гибридного» материала.

Читайте также: Вблизи критической температуры все пошло не так. У сверхпроводников нашли неизвестную особенность

Дальнейшее охлаждение приводит к переходу первого рода в «ферромагнитное вихревое состояние», в котором вихри Абрикосова существуют на фоне магнитных доменов. Вихри Абрикосова — это вихри сверхпроводящего тока, крутящиеся вокруг нормального (несверхпроводящего) ядра, неподвижной «нити» (оси) такого вихря. В «гибридном» материале вихри обеспечивают сверхпроводимость, а магнитные домены, существующие между ними, — сам ферромагнетизм.

Исследователи рассчитали параметры такого перехода к сосуществованию «сверхпроводящих» вихрей и магнитных доменов. Снаружи такой вихрь из магнитного поля экранируется мейсснеровскими токами. Авторы смогли показать, что размер магнитных доменов в вихревом состоянии практически такой же, как и в обычном ферромагнетике, то есть при понижении температуры ниже определенного порога домены получают нормальный, а не уменьшенный, как до этого, размер.

Интересно, что работа предсказывает для нового материала необычный и пока еще не наблюдавшийся в экспериментах эффект: внутри доменных стенок могут возникать вихри Абрикосова, перпендикулярные вихрям вне доменов. В ближайшее время физики хотят экспериментально проверить, существует ли такой эффект на самом деле.

Следует отметить, что новый материал пока недостаточно изучен, чтобы можно было уверенно говорить о том, как его можно будет применять в будущем. Однако он показывает новые и необычные механизмы взаимодействия ферромагнетизма и сверхпроводимости, которые потенциально могут привести к гибридным устройствам, используемым в спинтронике — перспективной области электроники, где носителем информации выступает быстро переключаемый спин частицы.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы