Ученые измеряют точную границу между сверхпроводящим и магнитным состояниями

Прочитано: 590 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


Ученые из лаборатории Эймса Министерства энергетики США разработали метод точного измерения «точного края» или начала, при котором магнитное поле проникает в сверхпроводящий материал. Знание этого порога, называемого нижним критическим полем, играет решающую роль в преодолении трудностей, которые мешают более широкому использованию сверхпроводимости в новых технологиях.

В физике конденсированного состояния ученые различают различные сверхпроводящие состояния. При помещении в магнитное поле верхнее критическое поле — это сила, при которой оно полностью разрушает сверхпроводящее поведение в материале. Эффект Мейснера можно рассматривать как его противоположность, которая возникает, когда материал переходит в сверхпроводящее состояние, полностью вытесняя магнитное поле изнутри, так что оно уменьшается до нуля при небольшой (обычно меньше микрометра) характеристической длине называется лондонская глубина проникновения.


Но что происходит в серой зоне между ними? Практически все сверхпроводники классифицируются как тип II, что означает, что при больших магнитных полях они не показывают полного эффекта Мейснера. Вместо этого они развивают смешанное состояние с квантованными магнитными вихрями, называемыми вихрями Абрикосова, которые пронизывают материал, образуя двумерную вихревую решетку и существенно влияя на поведение сверхпроводников. Наиболее важно то, что эти вихри могут проталкиваться электрическим током, вызывая рассеивание сверхпроводимости.

Точку, когда эти вихри впервые начинают проникать в сверхпроводник, называют нижним критическим полем, которое, как известно, трудно измерить из-за искажения магнитного поля вблизи краев образца. Тем не менее, знания в этой области необходимы для лучшего понимания и контроля сверхпроводников для использования в приложениях.

«Граничная линия, зависящая от температуры величина магнитного поля, при которой это происходит, очень важна; присутствие вихрей Абрикосова сильно меняет поведение сверхпроводника», — сказал Руслан Прозоров, физик из лаборатории Эймса, который является эксперт в области сверхпроводимости и магнетизма. «Многим приложениям, для которых мы хотели бы использовать сверхпроводимость , например, передачу электроэнергии, препятствует существование этой вихревой фазы».

Чтобы проверить новую методику, разработанную для измерения этой границы, Прозоров и его команда исследовали три уже хорошо изученных сверхпроводящих материала . Они использовали недавно разработанный оптический магнитометр, который использует преимущества квантового состояния определенного вида атомного дефекта, называемого азотно-вакансионными (NV) центрами, в алмазе. Высокочувствительный прибор позволил ученым измерить очень небольшие отклонения в магнитном сигнале очень близко к краю образца, обнаруживая начало проникновения вихрей.

«Наш метод неинвазивен, очень точен и имеет лучшее пространственное разрешение, чем ранее используемые методы», — сказал Прозоров.

Кроме того, теоретические расчеты, проведенные совместно с другим ученым из лаборатории Эймса, Владимиром Коганом, позволили извлечь нижние значения критического поля из измеренного начала проникновения вихря.

Ученые измеряют точную границу между сверхпроводящим и магнитным состояниями



Новости партнеров

Загрузка...