Российские ученые узнали, как магноны влияют на сверхпроводимость
Ученые из МФТИ и ВШЭ промоделировали влияние магнонов на сверхпроводимость в тонкопленочных гетероструктурах, состоящих из ферромагнитных и сверхпроводящих слоев (F/S) ферромагнетика и сверхпроводника. Оказалось, что в результате этого влияния меняются электронные свойства сверхпроводника, которые важны для приложений F/S гетероструктур в такой перспективной области исследований, как спинтроника: например, в создании термоэлектрических устройств, основанных на гигантском спин-зависящем эффекте Зеебека.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review B. Исследования, связанные с взаимным влиянием магнетизма и сверхпроводимости, имеют долгую и динамичную историю, начавшуюся с первых открытий о сверхпроводниках и ферромагнетиках. Одним из значимых шагов в этой области стало открытие так называемой спин-расщепленной сверхпроводимости — квантового явления, которое является результатом воздействия на сверхпроводник ферромагнитного материала или внешнего магнитного поля. Наличие такого расщепления плотности состояний сверхпроводника играет главную роль, например, в упомянутом выше гигантском спин-зависящем эффекте Зеебека.
В последние годы внимание ученых было сосредоточено на изучении спинтроники, где магнетизм и сверхпроводимость объединяются для создания новых функциональных материалов и устройств с повышенной производительностью. Исследования в этой области достигли нового уровня благодаря достижениям в области атомной и молекулярной физики, нанотехнологий и компьютерного моделирования.
Однако долгое время влияние магнонов на сверхпроводящую плотность состояний и эффект гибридизации квазичастиц оставалось недостаточно изученным. Проблема изучения электрон-магнонного взаимодействия в F/S гетероструктурах и его влияния на спин-расщепленную плотность состояний требовала глубокого анализа и новых подходов.
Для описания взаимодействия электронов с магнонами ученые использовали формализм функций Грина, а также численные методы. Оказалось, что процессы переворота спина, поддерживаемые магнонами, могут уменьшать спиновое расщепление и вызывать значительное уширение ветвей спектров квазичастиц. Под действием магнонов структура плотности состояний претерпела значительные изменения. Внешние когерентные пики стали более широкими, тогда как внутренние пики остались неизменными. Данное уширение, обусловленное магнонными процессами, отличается от известных механизмов, влияющих на все пики, таких как спин-орбитальное взаимодействие или неупругое рассеяние на примесях. Кроме того, были произведены численные расчеты при разных значениях температуры, что позволило проследить усиление эффекта при увеличении количества термически возбужденных магнонов.
«Мотивацией этой работы стала попытка объяснения необычных экспериментальных результатов. В эксперименте Э. Страмбини и соавторов наблюдалось нетипичное поведение спин-расщепленной плотности состояний в F/S структурах. Ранее считалось, что внешние пики этой плотности состояний должны быть выше, чем внутренние. В работе же Э. Страмбини и соавторов результаты показывали обратную ситуацию. Мы выяснили, что электрон-магнонного взаимодействие как раз и приводит к такому эффекту, — рассказал Александр Бобков, старший научный сотрудник Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ. — Результаты нашей работы могут помочь в разработке сверхчувствительных детекторов и эффективных термоэлектрических устройств».
Проведенное российскими физиками исследование, включая детальный анализ локальной плотности состояний с учетом электрон-магнонного взаимодействия, дает возможность глубже понять взаимодействия в двухслойных тонкопленочных системах ферромагнетик-сверхпроводник и способствует развитию области разработки спинтронных устройств. Полученные результаты не только расширили текущее понимание о том, как может выглядеть спин-расщепленная сверхпроводимость, но и могут стать основой для новых теоретических и экспериментальных исследований в этой области науки. Работа поддержана Российским научным фондом.
Опубликовано при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно