Шероховатости мешают формированию спонтанного тока в сверхпроводниках

Российские ученые исследовали свойства p-волновых сверхпроводников и выяснили, как формируются спонтанные токи на их поверхности. Исследование опубликовано в журнале Superconductor Science and Technology.

Изученные сверхпроводники обладают рядом специфических свойств, ранее считавшихся физически невозможными. В сверхпроводнике рутенате стронция оказалось возможным так называемое триплетное состояние куперовских пар. В настоящий момент наиболее вероятно, что рутенат стронция является хиральным px+ipy-волновым сверхпроводником. Это значит, что в сверхпроводнике есть два типа куперовских пар, которые преимущественно движутся в перпендикулярных направлениях x и y, а орбитальный момент каждой пары, то есть момент количества движения частицы, обусловленный ее движением в пространстве, равен единице.

Наиболее интересные эффекты в таких сверхпроводниках возникают на границе, где изменяется симметрия сверхпроводящего параметра порядка, причем для направлений x и y она изменяется по-разному. Например, на поверхности такого материала теоретически должен возникать спонтанный ток, но этого не происходит.

Физики из МФТИ и НИИЯФ МГУ описали процессы формирования спонтанных токов на различных типах поверхностей p-волнового сверхпроводника. Эксперимент показал, что шероховатые поверхности материала мешают образованию спонтанного тока в связи с изменением симметрии функции спаривания электронов. При этом, если покрыть сверхпроводник нормальным металлом, в металлическом слое спонтанные токи исчезают, а весь сверхпроводящий ток вталкивается внутрь сверхпроводящего материала.

Понимание фундаментальной физики p-волновых сверхпроводников поможет развитию сверхпроводящей электроники и пригодится при создании квантового компьютера.