Магнитные рассеяные поля изменяют свойства сверхпроводников

Немецкие ученые из института твердого тела и исследований материалов имени Лейбница (Leibniz Institute for Solid State and Materials Research), что в Дрездене, при поддержке Германского научного фонда (German Research Foundation) выполнили исследования, в результате которых они обнаружили влияние рассеяных магнитных полей на величину критической температры сврхпроводимости. Обнаруженное явление может быть использовано при создании инструментов, предназначенных для анализа эффекта сверхпроводимости.

Эффект Литл-Паркса является одним из важных подтверждений квантовой природы феномена сверхпроводимости и связан с колебаниями величины критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Эти колебания были отслежены в сверхпроводящей ферромагнитной гетероструктуре, сделанной из ниобия (Nb) и трудно намагничиваемого сплава железа и платины (FePt) и изготовленной посредством технологии пульсирующего лазерного депонирования (pulsed laser deposition, PLD).

Эффект Литл-Паркса был открыт в 1962 году в экспериментах с полыми тонкостенными сверхпроводящими цилиндрами, ориентированными параллельно магнитному полю. Были обнаружены периодические колебания электрического сопротивления проводящей среды, при проникновении магнитного поля в тело цилиндра. Объяснение этому феномену дали ученые Литл (Little) и Паркс ( Parks): колебания сопротивления отражают более фундаментальное явление – периодические колебания критической температуры перехода в состояние сверхпроводимости (Tc). Колебания величины данного параметра обусловлены колебаниями кинетической энергии электронов вещества. Последняя величина, в свою очередь, изменяется в результате воздействия на электроны внешнего магнитного поля и противодействия ему вихревого поля сверхпроводящих токов, вплоть до полной его компенсации.

Рис. 1.

Внешний вид гетероструктуры показан на рисунке выше, полученном с помощью магнитной силовой микроскопии (левая часть рис. 1). Геометрическое заключение сверхпроводника между трудно намагничиваемыми слоями FePt показано схематично на правой части рис. 1. Из-за конфигурации FePt-зерна, порождающей рассеянное магнитное поле, основное управление токами сверхпроводимости в Nb-сверхпроводнике становится возможным.

Несмотря на тот факт, что колебания Литл-Паркса смазываются с увеличением беспорядка, состояние сверхпроводимости может быть использовано для определения степени порядка в конфигурациях типа “ростущие острова” в тонких пленках (см. график). Кроме того, максимальная температура сверхпроводящей пленки достигается, когда среднее рассеянное поле, вторгающееся в сверхпроводник, компенсирует внешнее магнитное поле.

Высокая чувствительность сверхпроводников к магнитным рассеянным полевым конфигурациям делает их подходящим кандидатом для функциональных устройств анализа как самого эффекта сверхпроводимости, так и внешних полей.

Более подробная информация о данном явлении может быть найдена в журнале Superconductor Science and Technology. Эта работа была издана как часть специального выпуска, посвященного гибридным магнитным/сверхпроводящим системам:

Lance Cooley, Victor Moshchalkov and Qiang Li Focus on hybrid magnetic/superconducting systems. – Superconductor Science and Technology. – V.24. – P. 020301. – doi: 10.1088/0953–2048/24/2/020301.

Редакция и перевод статьи выполнены Филипповым Ю.П.

Источник

«Нет ничего чудеснее человеческого мозга, нет ничего более изумительного, чем процесс мышления, ничего более драгоценного, чем результаты научных исследований»

Алексей Горький

Научный подход на Google Play

Файлы

Ответы верующим

Научный атеизм. Учебное пособие

Электрическая вселенная

Научные основы качественного долголетия и антистарения