Магнетизм и сверхпроводимость: как уживаются антагонисты
Долгое время считалось, что сверхпроводимость и магнетизм — антагонисты: сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние, а сверхпроводники «выталкивают» магнитные силовые линии. Именно поэтому сверхпроводящие предметы могут левитировать в магнитном поле. Теперь же физики всего мира активно исследуют так называемые магнитные сверхпроводники, в которых одновременно сосуществуют сверхпроводимость и ферромагнетизм.
До 2008 года, когда были открыты сверхпроводники на основе железа и мышьяка, температуры сверхпроводящего перехода в магнитных сверхпроводниках были довольно низкими и не превышали 10 К. Критическая температура сверхпроводящего перехода у новых сверхпроводников находилась в диапазоне от 26 до 57 К. Среди них в 2016 году обнаружены соединения с общей формулой AeAFe4As4, где Ae = Ca, Sr, Ba, Eu (кальций, стронций, барий, европий) и A = K, Rb, Cs (калий, рубидий, цезий).
Сотрудники Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов им. В. Л. Гинзбурга ФИАН вместе с коллегами из Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» решили исследовать микроструктуру EuRbFe4As4, чтобы понять природу необычных свойств этого материала. И обнаружили, что свойства этого сверхпроводника связаны с дефектами его структуры.
На первом этапе физики вырастили монокристалл из рубидия, европия, железа и мышьяка с формулой EuRbFe4As4. Чтобы при работе материалы не окислялись, их в атмосфере аргона закладывали в ниобиевые контейнеры и герметично заваривали, затем выдерживали при температуре 800—900°С. В результате получились монокристаллы размером до 5 мм. При комнатной температуре они не обладают ни сверхпроводимостью, ни магнетизмом. Далее исследователи изучили атомную структуру кристаллов и выяснили, что внутри у