Современная электроника №5/2024

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2024 В экспериментах с магнитными полями , прежде всего , оценивают эффект Мейснера . Однако этот эффект очень мало заметен в H 3 S и других гидридах с высоким значением вих - ревого пиннинга . Поэтому для этого рода сверхпроводников дополнитель - ную информацию о наличии эффекта Мейснера можно получать с использо - ванием резонансного ядерного рассе - яния . С другой стороны , при сильном пиннинге в сверхпроводниках второго рода ярко выражен эффект захваченно - го магнитного потока , который наблю - дается после выключения магнитного поля . Это явление представляет собой одно из наиболее убедительных дока - зательств сверхпроводимости . На рис . 9 показана температурная зависимость захваченного магнитного момента в сверхпроводящем H 3 S при давлении 155 ГПа , генерируемом в усло - виях полевого охлаждения в различных магнитных полях μ 0 H M (5–3000 mT) [61]. Кривые на рис . 9 получены в режиме FC (Field Cooling), при котором изме - рения намагниченности материала проводились в режиме его охлажде - ния в присутствии внешнего магнит - ного поля . Метод захваченного потока в сочета - нии с алмазной наковальней , оснащён - ной микроячейкой SQUID, позволяет значительно уменьшить фоновые шумы . При исследовании сверхпроводимо - сти в гидридах и других сверхпрово - дниках второго рода комбинирован - ные измерения захваченного потока , электропроводности и магнитной восприимчивости позволяют полу - чать параметры , которые однозначно идентифицируют эффект сверхпро - водимости . Среди этих параметров , в первую очередь , нужно отметить такие , например , как : критическая тем - пература (T кр ), нижняя граница крити - ческого поля (H кр ), глубина проник - новения поля ( λ ), ползучесть вихря , критическая плотность тока и другие . Кроме того , дополнительная инфор - мация может быть получена с помо - щью ядерного резонансного рассеяния и инфракрасной спектроскопии [60]. В мартовском номере журнала «Nature» (Vol 627, March 2024) была опу - бликована статья , описывающая новое устройство , которое было специально разработано для прецизионного опре - деления магнитных эффектов , харак - теризующих сверхпроводимость [62]. Одним из недостатков традиционной конструкции « алмазной наковальни » ( АН ) в комбинации со SQUID является то , что с помощью стандартного датчи - ка , который усредняет информацию по всей геометрии измерительной микро - кюветы , расположенной на острие АН , чрезвычайно сложно отобразить гео - метрию локальных сверхпроводящих участков образца и измерять их кон - кретные свойства . Тем самым отбра - сывается информация , скрытая в локальных пространственных обла - стях сверхпроводника . Предложенная в этой работе конструкция АН даёт воз - можность выполнять магнитометрию с пространственным разрешением в непосредственной близости к образ - цам гидрида . При этом обеспечивается повышенная чувствительность к полю при локальных измерениях эффекта Мейснера и захвате потока . Новая конструкция АН оснащена искусственными азото - замещёнными вакансиями в алмазе (NV – nitrogen- vacancy center). Такие центры образу - ются при удалении атома углерода из узла решётки и связывании образовав - шейся вакансии с атомом азота . Уни - кальность NV заключается в том , что электронные спины индивидуально - го центра легко управляются лучом лазера , а также магнитным , электриче - ским и микроволновым полями . Таким образом , меняя спин NV- центра , мож - но использовать его как атомный логи - ческий элемент [63]. Схема модернизированной алмазной наковальни с искусственными азото - замещёнными вакансиями в алмазе (NV) показана на рис . 10 [62]. На рис . 10 образец CeH 9 сжимается двумя конусами АН . Верхняя наковаль - ня содержит слой NV- центров , плот - ностью около 1 ppm, расположенный примерно на 50 нм ниже поверхности калетты ( острие огранки алмаза ). Для измерений ODMR ( оптическое детекти - рование магнитного резонанса ) исполь - зуется платиновая проволока , разме - щённая на верхней калетте . С помощью ODMR реализуется оптическая накач - ка , необходимая для инициализации и считывания спина NV центра . Важно то , что в конструкции кри - сталла огранка совместима с вну - тренней симметрией азотозамещён - ных вакансий , обеспечивая тем самым функциональность устройства при огромных давлениях . Эта новая кон - струкция АН была успешно использо - вана для одновременных измерений резкого падения электрического сопро - тивления практически до нуля , а так - же для исследования параметров диа - магнетизма , характеризующих эффект Мейсснера в гидриде церия CeH 9 . Полученные экспериментальные результаты согласуются с теорией БКШ (BCS – theory Bardeen-Cooper-Schrieffer) и моделью Мигдала - Элиашберга (Migdal- Eliashberg theory) [64]. Судя по этимрасчё - там , вероятнее всего сверхпроводимость в гидридах возникает преимущественно за счёт лёгких атомов водорода . Приведённое выше достаточно под - робное описание способов и методик изучения явления сверхпроводимости было сделано для того , чтобы показать , что , с одной стороны , за время , прошед - шее с момента открытия эффекта сверх - проводимости , наука добилась значи - тельных успехов . На сегодняшний день за исследования сверхпроводимо - сти было присуждено пять различных Нобелевских премий . С другой стороны , современные эксперименты в области сверхпроводимости крайне сложны , тре - буют уникального дорогостоящего обо - рудования и под силу только несколь - ким ведущим лабораториям мира . В заключение этого раздела необхо - димо отметить , что огромный вклад в развитие теории сверхпроводимости внесли российские учёные , такие как , например , Лев Ландау , Виталий Гинз - бург , Пётр Капица , Лев Шубников , Исаак Кикоин , Давид Киржниц , Евге - ний Максимов , работы которых были высоко оценены различными между - народными премиями . Виталий Гинз - Рис . 10. Схема модернизированной алмазной наковальни с искусственными азотозамещёнными вакансиями в алмазе (NV)