Магнитная текстура управляет сверхпроводимостью в нанопроводе экспресс

Оригинал: "Magnetic texture modulated superconductivity in superconductor/ferromagnet shells of semiconductor nanowires"
arXiv:2601.22051 · 2026-01-29 · CC BY 4.0 · 1 мин
В нанопроводе из сверхпроводника и магнетика сверхпроводимость возникает только при особой магнитной текстуре, которую можно двигать слабым полем.

Нанопровод похож на крошечный кабель: внутри — магнитный сердечник, снаружи — алюминиевая оболочка, которая может проводить ток без сопротивления. Но ужиться им непросто: сильное магнитное поле разрушает сверхпроводимость, как шум заглушает тихую мелодию. В этой работе нанопровод из арсенида индия покрывали слоем магнитного соединения европия и серы, а сверху — алюминием. Сверхпроводимость в алюминии сохранялась только там, где магнитное поле внутри провода почти исчезало — например, на границах между магнитными доменами, где намагниченность меняет направление и её действие взаимно гасится.

Эксперимент показал: сверхпроводимость появлялась лишь когда магнитный сердечник находился в многодоменном состоянии — разбитом на множество областей с разной ориентацией намагниченности. В среднем по длине провода поле оказывалось почти нулевым, и сверхпроводимость выживала. Стоило намагнитить сердечник до однородного состояния, как сверхпроводимость пропадала полностью.

Сканирующий СКВИД-магнитометр — это прибор, который чувствует магнитное поле с точностью до миллиардных долей поля Земли и строит карту поля вдоль провода.

Карты показали, что магнитная текстура не застыла: слабое внешнее поле, меньше одной тысячной тесла, сдвигало границу между доменами вдоль провода со скоростью около 5,5 микрометра на миллитеслу. Область, где поле гасится и могла бы существовать сверхпроводимость, двигалась бы вместе с этой границей. Получается своего рода ползунок: поворачиваешь ручку внешнего поля — и зона сверхпроводимости едет по проводу, как световое пятно по гирлянде.

Такое управление сверхпроводимостью магнитной текстурой может стать основой для кубитов — элементов квантового компьютера, а также для сверхпроводящей логики и памяти. Нанопровод превращается в перестраиваемую схему, где нужные области включаются и выключаются слабым магнитным полем.

Магнитные домены в сердечнике нанопровода можно двигать полем, которое в десятки раз слабее поля обычного магнитика на холодильник — а вместе с ними движется и область сверхпроводимости.

Идея перестраиваемых магнитным полем сверхпроводящих областей напоминает управляемые силовые поля из научной фантастики, только в масштабе нанопровода.

Учёные
Satyendra Nath BoseJohn BardeenFelix BlochGeorg OhmHendrik Casimir
Понятия
магнитная текстура сверхпроводящий магнит доменная стенка магнитная сверхпроводимость сверхпроводимость дисульфид молибдена квантование потока СКВИД эффект Мейсснера сверхпроводящая электроника сверхпроводимость тонких плёнок магнитная плёнка моды Майораны