Атомные ступени направили квантовые вихри в сверхпроводнике — ScienceDaily
Исследователи в Японии из Центра наноархитектоники материалов MANA, входящего в Национальный институт материаловедения Японии (NIMS), установили, что ступени высотой в один атом могут направлять движение квантовых вихрей в ультратонком сверхпроводнике. При определенных условиях вихри двигались вдоль таких ступеней более чем в 1000 раз легче, чем поперек, сообщает ScienceDaily.
Атомные ступени как направляющие
Сверхпроводники способны проводить электрический ток без сопротивления при температуре ниже критической. Одновременно в них возникают квантовые вихри — области, где магнитное поле проникает в материал и вокруг которых циркулируют электрические токи. Движение вихрей может создавать электрическое сопротивление и влиять на работу сверхпроводника.
Команда под руководством Такаши Учихаши изучала ультратонкий сверхпроводник с параллельными и регулярно расположенными атомными ступенями на поверхности. С помощью сканирующей туннельной микроскопии ученые подтвердили структуру поверхности и непосредственно наблюдали вихри, расположенные вдоль этих ступеней.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Влияние температуры и магнитного поля
Измерения сопротивления по четырехконтактной схеме показали значительную разницу в движении вихрей в зависимости от направления. При промежуточных значениях магнитного поля ступени действовали как направляющие, создавая для вихрей предпочтительные траектории движения.
При магнитном поле примерно от 0,10 до 0,20 тесла вихри могли свободно двигаться вдоль ступеней, не задерживаясь на дефектах материала. Исследователи назвали это одномерным движением вихрей без пиннинга. При самых низких температурах движение вихрей определялось квантовым туннелированием — явлением, при котором квантовые объекты проходят через энергетические барьеры.
Авторы работы отмечают, что температуру и магнитное поле можно использовать для настройки этого эффекта. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B; практическое применение подхода потребует дальнейших разработок.
