В одной структуре соединили взаимоисключающие сверхпроводимость и магнетизм
Ученые создали соединение, которое при определенных условиях может быть и сверхпроводником, и генератором магнитного поля одновременно. В общем случае законы физики не дают веществам совмещать эти свойства. Полученные данные открывают новые возможности для создания сверхпроводящих устройств, пишет пресс-служба МГУ им. М.В. Ломоносова со ссылкой на научный журнал Nature Physics.
Как отмечает ТАСС, абсолютное большинство веществ не может совмещать в себе магнетизм и сверхпроводимость. Дело в том, что магнетизм возникает в структуре химического соединения в том случае, если в ней есть атомы с неспаренными электронами, а для сверхпроводимости нужны пары электронов, которые без энергетических потерь перемещаются через кристаллическую решетку вещества.
Ситуацию, в которой одни электроны отвечают за магнитное упорядочение, а другие – за сверхпроводимость, трудно воспроизвести, так как магнитные центры не дают образоваться электронным парам. Одновременно магнетизм и сверхпроводимость могут возникать только в атомных структурах, в которых при обращении времени нарушается симметрия.
В случае с физическими законами симметрия – это постоянство физических параметров в том случае, если координаты – например, время, – «переворачивают наизнанку». Такая симметрия похожа на палиндром – слово или набор слов, которые в обе стороны читаются одинаково.
Некоторые физические системы не симметричны по времени, и в координатах «обратного» времени могут изменять свои свойства. Например, это характерно для сверхпроводников в особом квантовом состоянии. Ниже определенной температуры они без сопротивления проводят электрический ток и при этом становятся идеальными диамагнетиками, то есть вытесняются из внешнего магнитного поля. Благодаря этой особенности магнит левитирует над сверхпроводником.
В своей новой работе ученые решили найти такие сверхпроводники, у которых симметрия свойств при обращении времени могла нарушаться. Они получили ряд соединений с разными соотношениями бария, калия, железа и астата, а затем исследовали их структуру.
Оказалось, что в некоторых сверхпроводниках при определенных составах проявляется малоизученная форма магнетизма, которую порождает сверхпроводимость. Авторы работы рассчитывают, что дальнейшее исследование этого явления откроет новые возможности для создания сверхпроводящих устройств.