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 В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В эпоху искусственного интеллекта и стремительного развития технологий знание языка становится инструментальной компетенцией, а умение работать с учетом культурного контекста — стратегической. В День филолога, кандидат педагогических наук Екатерина Щавелева, заведующая кафедрой иностранных языков и коммуникативных технологий НИТУ МИСИС рассказывает, как гуманитарное образование приобретает новую ответственность и какое будущее у межкультурной коммуникации.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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