Российские исследователи создали гетероструктуру, сочетающую в себе свойства сверхпроводника и ферромагнетика.

Необычность результата заключается в том, что исследователям химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством профессора Андрея Кауля удалось совместить несовместимое. Дело в том, что сильное магнитное поле разрушает сверхпроводимость материала. Ферромагнетик же как раз и является источником магнитного поля. Однако совмещение этих свойств материала оказывается возможным в тонкопленочной гетероструктуре на монокристаллической подложке, содержащей слой высокотемпературного сверхпроводника (иттрий-бариевый купрат) и ферромагнетика на основе легированного манганита лантана, которая была получена методом MOCVD (химическое осаждение из паровой фазы металлорганических соединений).

Как пояснил корреспонденту «Науки и жизни» профессор Кауль, на базе такой структуры могут быть реализованы датчики магнитного поля, различные магнито-оптические и магнито-электрические устройства. Слой высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) работает как своеобразная магнитная линза, то есть он стремится вытолкнуть из своего объема внешнее магнитное поле, концентрируя его в небольшое пятно в тонком слое манганита, электрическая проводимость которого как раз сильно зависит от внешнего магнитного поля. Таким образом, может быть увеличена чувствительность датчиков в слабых магнитных полях. Кроме того, как оказалось, эффект весьма заметен и в оптических свойствах манганита.

В ходе экспериментов в Институте Физики Металлов УрО РАН, выполненных на созданных в МГУ образцах, было обнаружено, что при изменении проводимости манганита под действием магнитного поля меняется прозрачность материала (преимущественно, в ИК-области): чем выше электрическая проводимость материала, тем менее он прозрачен для излучения. Это свойство может быть использовано для создания оптических устройств, управляемых магнитным полем.

В настоящее время ученые МГУ работают над созданием гетероструктур ВТСП–манганит на металлических лентах. Такие ленты много дешевле, чем монокристаллические подложки, и что очень важно, их гибкость позволяет изготовлять электрические кабели на основе ВТСП, способные переносить огромные электрические токи при температуре жидкого азота (77К). Расчеты показывают, что проводимость слоя манганита должна играть важную роль в стабилизации свойств кабеля при протекании электрического тока высокой плотности в слое сверхпроводника. Как сказал профессор Кауль, высокотемпературные сверхпроводники в форме тонких эпитаксиальных пленок на длинномерных металлических лентах представляют собой чрезвычайно перспективные материалы для различных электротехнических применений.