Российские ученые-физики объяснили существование невозможных "магнитных" сверхпроводников. Сосуществование сверхпроводника и ферромагнетика в одном материале физики из России и Франции объяснили теоретически при помощи вихрей Абрикосова.

Следует отметить, что ферромагнетизм и сверхпроводимость – важные свойства материалов, широко используемые в науке и технике. В ферромагнетиках ниже температуры, называемой точкой Кюри, возникают намагниченные области – домены, способные превратить данный материал в сильнейший магнит. В сверхпроводниках же при низких температурах из-за квантовых эффектов исчезает сопротивление электрическому току.

Ученые-физики из МФТИ, Института физики микроструктур РАН (Нижний Новгород) и Университета Бордо (Франция) теоретически описали экспериментальное поведение такого материала — соединения европия, железа и мышьяка (EuFeAs), легированного фосфором (Р). Разработанная модель также предсказывает и ряд новых эффектов в подобных материалах. Исследование было опубликовано на страницах журнала Physical Review Letters.

Как оказалось, ферромагнетизм в EuFeAs обеспечивается электронами европия, а сверхпроводимость — электронами железа. При этом из-за особого положения атомов европия электроны проводимости слабо взаимодействуют с теми электронами, которые обеспечивают ферромагнетизм. Таким образом, эти две подсистемы практически независимы. Из-за этого ферромагнетизм и сверхпроводимость сосуществуют в EuFeAs в довольно широком диапазоне температур. Так что этот материал представляет собой уникальную платформу для экспериментального изучения этого явления.

В своей работе авторы опираются на исследование физиков МФТИ, которые совместно с зарубежными коллегами в прошлом году сумели экспериментально «видеть» магнитную структуру материала методом магнитной силовой микроскопии. Они обнаружили в нём необычную структуру из областей, которые назвали «мейснеровскими доменами». Особенности поведения материала связаны с тем, что в нём чередуются области с ферромагнитными и сверхпроводящими свойствами.

Пока проведенная работа ученых носит фундаментальный, теоретический характер. Однако понимание механизмов взаимодействия ферромагнетизма и сверхпроводимости может в дальнейшем помочь в создании новых типов устройств.