Впервые подтверждено  двухщелевое сверхпроводящее состояние в FeSe  дипломницей Татьяной Шаныгиной

---

    До последнего времени считалось общепринятым, что даже небольшое количество парамагнитных примесей в металле подавляет сверхпроводимость. Это убеждение явилось причиной исключения соединений железа из списков кандидатов в сверхпроводники при поисках новых сверхпроводящих материалов. Сенсационное обнаружение сверхпроводимости в 2006 году в LaOFeP (с критической температурой TС = 4 K)  и далее в LaOFeAs (TС = 26 K при допировании фтором) развенчало миф  о невозможности сверхпроводимости в железосодержащих материалах. Следующим важным шагом было обнаружение сверхпроводимости в бинарном соединении FeSe (ТС = 8 К), обладающем наиболее простой кристаллической структурой.
    Теория многозонной сверхпроводимости, которая интенсивно развивалась с момента появления пионерских работ Москаленко и Сула с соавторами, оказалась исключительно полезной при анализе экспериментальных данных, полученных для недавно обнаруженного немагнитного двухщелевого сверхпроводника MgB2 с фононным механизмом спаривания. Теперь стало ясным, что все вышеперечисленные слоистые железосодержащие соединения, также относящиеся к классу многозонных сверхпроводников, предоставляют уникальную возможность исследовать взаимодействие сверхпроводимости и магнетизма в одном и том же материале. Важной экспериментальной задачей, в частности, являлось сравнение особенностей двухщелевой сверхпроводимости в этих соединениях и ответ на главный вопрос: можно ли описать MgB2 и FeSe в рамках классической БКШ-модели или их следует отнести к высокотемпературным сверхпроводникам. До последнего времени детальные исследования такого рода для железосодержащих сверхпроводников в России не проводились.
    В дипломной работе Татьяны Шаныгиной, которая была сделана на кафедре Физики низких температур и сверхпроводимости (руководитель Кузьмичёв С.А.), подробно исследована специфика сверхпроводящего состояния с двумя щелями в MgB2 и FeSe, обусловленная внутризонным и межзонным спариванием. Использованная в работе методика создания контакта на микротрещине позволила уверенно наблюдать эффект многократных андреевских отражений в широком интервале температур, что дало Татьяне возможность получить достоверную информацию о величине и температурной зависимости большой и малой сверхпроводящих щелей в каждом из бинарных соединений. Дипломницей были записаны более 200 вольтамперных характеристик андреевских контактов и их производных в интервале температур от 4,2 К до 41 К. Основной целью работы было доказательство существования двух независимых объёмных щелей в MgB2 и FeSe и определение их энергий, то есть нахождение на характеристиках контактов субгармонических щелевых структур (которые являются следствием многократных андреевских отражений). Было установлено, что обе щели закрываются при общей критической температуре ТС. Проведённый Таней анализ позволил сделать заключение об изотропном характере сверхпроводящих щелей в FeSe и MgB2. Также был обнаружен эффект внутренних многократных андреевских отражений и в MgB2, и в FeSe, который подтверждает выраженную слоистость этих соединений (т.е. то, что их нельзя рассматривать как трёхмерные металлы).
    Таней получено характеристическое отношение БКШ для большой щели в FeSe 2L/kTС = 6. Для малой щели этот параметр оказался заметно ниже БКШ-предела 3,5, что говорит о наведённом характере сверхпроводимости в зонах с малой щелью. Оказалось, что температурный ход большей щели соответствует БКШ-типу, а ход меньшей щели не описывается БКШ-зависимостью и свидетельствует о наличии внутреннего эффекта близости, что подтверждает факт наведения сверхпроводимости, а также указывает на взаимодействие между двумя сверхпроводящими конденсатами.
    Эти выводы существенно расширяют современные представления о сверхпроводимости многозонных металлов. По материалам этой работы подана статья в журнал Physical Review B и готовится статья в "Письма в ЖЭТФ". Также дипломницей сделан доклад на молодежной конференции "Ломоносов 2009", который был признан лучшим на подсекции, и ещё два доклада представлены в рамках 7-й Курчатовской молодежной научной школы  (цикл работ был отмечен грамотами научной школы РНЦ "Курчатовский институт"). По итогам защит студентами 6-го курса дипломных работ, кафедра Физики низких температур и сверхпроводимости направила работу Шаныгиной на конкурс дипломных работ, проводимый на физическом факультете МГУ.
    

    Татьяна трудилась в нашей лаборатории начиная с 3 го курса и показала себя вдумчивым, любопытным, усидчивым и чрезвычайно одаренным человеком с отлично развитыми аналитическими способностями. Проявляя в делах упорство и инициативность, Таня многократно радовала нас высокой результативностью своей деятельности.
    Можно выразить уверенность в том, что проведенная Шаныгиной Т.Е. работа будет стимулировать дальнейшее развитие исследований в области физики сверхпроводников. Ведь изучение недавно открытых семейств железосодержащих сверхпроводников способно не только пролить свет на феномен двухщелевой сверхпроводимости, но и на механизмы высокотемпературной сверхпроводимости в целом. Такое понимание необходимо для создания новых, более совершенных сверхпроводящих материалов, которые, являясь основой высокотехнологичного оборудования, смогли бы поднять его возможности на новый уровень.