На кафедре физики низких температур и сверхпроводимости изучили излучение железосодержащих сверхпроводников

Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова открыли эффект резонансного излучения бозонов в высокотемпературных сверхпроводниках, содержащих в своем составе магнитные атомы железа. Учёные также выяснили, что этот эффект связан с избыточным током в сверхпроводниках. Результаты исследований были опубликованы в ряде журналов, в том числе в Europhysics Letters.

Сверхпроводимость — свойство веществ обладать нулевым электрическим сопротивлением. Это значит, что материал вообще не препятствует прохождению через него электрического тока при температуре ниже определенного значения (критической температуры). Высокотемпературный сверхпроводник — это вещество, которое приобретает нулевое сопротивление при критической температуре кипения жидкого азота (-196°C).

Физики МГУ совместно с сотрудниками ФИАН исследовали свойства высокотемпературных сверхпроводников и обнаружили новый эффект резонансного излучения бозонов. Бозоны в твердом теле представляют собой возбуждения различной природы: магнитные, зарядовые, колебательные.

«Мы систематизировали сведения об особенностях сверхпроводящего состояния в высокотемпературном сверхпроводнике (Sm,Th)OFeAs, который называется система 1111, с оригинальным замещением самария (Sm) на торий (Th). В работе мы определили энергетические параметры этого материала, а также обнаружили новый эффект резонансного излучения бозонов», — рассказал один из авторов статьи Светослав Кузьмичев, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ.

В исследовании ученые использовали высокотемпературные сверхпроводники, содержащие магнитные атомы железа. Образцы сверхпроводников синтезировал доктор Николай Жигадло из Бернаского университета (Швейцария). Уникальность этого материала заключается в том, что часть атомов самария в нем замещена атомами тория, — такая замена улучшает сверхпроводящие свойства. Торий сам по себе уникальный элемент, так как соседствует в периодической системе химических элементов с радиоактивными радием и ураном, однако сам заметных радиоактивных свойств не проявляет.

Работа проходила в лаборатории туннельных эффектов кафедры физики низких температур и сверхпроводимости МГУ. Ученые использовали метод получения туннельных наноконтактов на микротрещине ("break-junction"). Наноконтакты хорошо проводят электрический ток (обладают высокой прозрачностью). Это позволило ученым наблюдать в структурах эффект многократных внутренних андреевских отражений электронов, падающих из металла на границу со сверхпроводником.

Для каждого наноконтакта ученые записали спектр его динамической проводимости. Расшифровка этих спектров позволила обнаружить еще один эффект в наноконтактах: некоторые электроны отдают часть своей избыточной энергии для образования бозонов строго определенной энергии. Судя по всему, эффект имеет резонансный характер.

«Обнаружение нового эффекта является одновременно и целью, и призом для любого естествоиспытателя. Необходимо продолжать исследования и решать головоломку. В физике железосодержащих сверхпроводников остается множество важных вопросов, которые до сих пор не решены. Надеюсь, что проделанная работа приблизит наше понимание физики высокотемпературных сверхпроводников хотя бы на один шаг», — заключил Светослав Кузьмичев.