Описание научного проекта

Cовместный научный проект направлен на изучение возможности создания материалов и приборов для электроники нового поколения, где используется явление сверхпроводимости.

Мы изучаем, как совместное влияние разных типов взаимодействий, топологии и размерности образца может быть использовано для повышения критических параметров сверхпроводников, например, их критической температуры.

Цели проекта:

1. получение компактных приборов для сверхпроводящей  электроники
2. получение сверхпроводимости при более высокой температуре
3. повышение критического тока сверхпроводников

 Объекты исследований

Один из объектов исследований – материалы сделанные из топологически сложных решеток, например, решетки кагоме.  Этот интересный объект может быть сделан искусственно. Например, решетку кагоме можно получить, накладывая несколько моноатомных слоев углерода, которые называются «графен». Решетку кагоме можно сделать просто помещая цепочки атомов на поверхность металла. Особенностью решетки кагоме являются нетривиальные свойства  ее электронной зонной структуры. Нетривиальная топология решетки приводит к особому типу сверхпроводимости с более высокой критической температурой.

Причина - наличие особых точек в электронной зонной структуре. Это могут быть точки Дирака с линейной зависимостью, которая сходится в одной точке для электронов и дырок. Это могут быть так называемые сингулярности Ван Хова. Такие точки часто встречаются в топологически сложных слоистых системах. Их наличие  – это прямая возможность получения сверхпроводимости при высоких температурах. Далее, топологически сложные состояния  защищены от процессов распада своими топологическими свойствами. Они могут быть использованы для создания приборов квантовой сверхпроводящей электроники, например, для создания кубитов для квантовых вычислений.

Еще один интересный объект – ферромагнитные и многозонные сверхпроводники. В таких материалах есть несколько параметров порядка.  Конкуренция между ними приводит к особому классу сверхпроводников, которые не являются ни первым ни вторым родом. Магнитные вихри в таких системах образуют формируют сложные пространственные конфигурации. Их форма сильно зависит от параметров системы, например, от температуры, что можно использовать для создания нового поколения сенсоров. Эта возможность также исследуется в рамках партнерского проекта.  Удивительным образом, распределение намагниченности в таких сверхпроводниках повторяет сложные узоры, которые встречаются во многих других природных явлениях.