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