Магнитный сверхпроводник - странное словосочетание

19 ноября 2014 г., 17:05

Химики из Университета Людвига Максимилиана (LMU) в Мюнхене синтезировали ферромагнитное сверхпроводящее соединение, потенциально пригодное для химической модификации, открывая путь для детального исследования этого редкого сочетания физических свойств.

Сверхпроводимость и ферромагнетизм, как правило, не существуют совместно. Ферромагнетики обладают магнетизмом, так как вследствие параллельного выравнивание соседних электронных спинов в атомах железа создается сильное внутреннее магнитное поле. С другой стороны, почти все известные сверхпроводники образуют пары из «анти-ориентированных» спинов электронов и вытесняют силовые линии магнитного поля. Но химики из LMU обнаружили новый материал, в котором эти два свойства могут сосуществовать: «Мы синтезировали новое соединение, которое демонстрирует обе характеристики одновременно – это ферромагнитный сверхпроводник, - сказал проф. Дирк Йорендт ( Dirk Johrendt) из Департамента химии. - Это важный шаг вперед, который открывает новые возможности исследований в этой области».

Ферромагнитные сверхпроводники не неизвестны, но они чрезвычайно редки и почти всегда проявляют оба свойства одновременно только тогда, когда охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю. «Слоистый материал, который мы синтезировали, (Li, Fe)ОН(FeSe), имеет большое преимущество, поскольку он работает при более высоких температурах, которые легче достичь в лаборатории», - сказал проф. Йорендт.

Новое соединение состоит из стопки перемежающихся слоев сверхпроводящего селенида железа (FeSe) и ферромагнитной гидроокиси лития-железа (Li, Fe)OH. Когда материал охлаждается, электрическое сопротивление падает до нуля в слое селенида железа при температуре ниже -230° C и возникает сверхпроводимость. При несколько более низких температурах атомы железа в слое (Li, Fe)ОН становятся ферромагнитными, но, тем не менее, сверхпроводимость сохраняется.

В сотрудничестве с физиками из Технического университета в Дрездене и Института Пауля Шеррера в Филлингене (Швейцария) исследователи из LMU показали, что магнитное поле, порождаемое слоями (Li, Fe)OH проникает в чередующиеся сверхпроводящие слои спонтанно и при отсутствии приложенных извне полей. Это новое состояние вещества называется спонтанной вихревой фазой.

Несколько вещества которые проявляют этот эффект, не могут легко химически модифицироваться и требуют сверхнизких температур, что делает более детальное исследование очень трудным. «Наш новый состав впервые дает нам возможность изучить влияние химической модификации на сосуществование сверхпроводимости и ферромагнетизма, так что вскоре можно будет проводить более обширные исследования этого увлекательного явления», - подытожил проф. Йорендт.

Магнитный сверхпроводник - странное словосочетание