Физики MIT обнаружили новый тип сверхпроводника, который также является магнитом
Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) открыли необычный сверхпроводник, обладающий свойствами магнита. Это противоречит общепринятым представлениям, согласно которым сверхпроводимость и магнетизм не могут сосуществовать в одном материале. Результаты исследования опубликованы в журнале .
Сверхпроводники — это материалы, способные проводить электрический ток без сопротивления при сверхнизких температурах. Обычно они выталкивают магнитные поля, что известно как эффект Мейснера. Однако новый материал, обнаруженный в графите, ведет себя иначе: он не только демонстрирует сверхпроводимость, но и обладает внутренним магнетизмом.
Команда под руководством профессора Лонг Цзю изучала структуру графена — одноатомного слоя углерода. В обычном графите слои графена расположены симметрично, но иногда встречаются участки с «ромбоэдрической» структурой, где слои смещены, как ступеньки лестницы. Физики выделили микроскопические фрагменты такого графена, состоящие из 4-5 слоев, и охладили их до температуры около -273 °C. В этих условиях материал превратился в сверхпроводник.
При этом, когда ученые воздействовали на образец магнитным полем, он переключался между двумя сверхпроводящими состояниями, подобно магниту. Такое поведение нехарактерно для обычных сверхпроводников, которые просто теряют сверхпроводимость при сильном магнитном поле.
«Это первый случай, когда сверхпроводник ведет себя как магнит», — говорит Цзю. «Это противоречит общепринятым представлениям и открывает новые возможности для исследований».
Ученые предполагают, что необычные свойства связаны с квантовыми взаимодействиями электронов в ромбоэдрическом графене. В обычных сверхпроводниках электронные пары имеют нулевой суммарный спин, но здесь они могут вращаться в одном направлении, создавая внутренний магнетизм.
Открытие может иметь важные последствия для квантовых вычислений и создания новых материалов. «Все, что мы обнаружили в этом материале, оказалось неожиданным», — отмечает Чжэнгуан Лу, соавтор исследования. «Но благодаря его простоте у нас есть шанс раскрыть глубокие физические принципы».