В подавляющем большинстве известных сверхпроводников куперовские пары образованы электронами с противоположными спинами. В ферромагнетиках, напротив, все магнитные моменты ориентированы вдоль одного направления

Ферромагнитная среда неблагоприятна для сверхпроводимости: магнитные поля локальных моментов ослабляют связь между электронами в куперовских парах, что в конечном итоге приводит к подавлению сверхпроводящего порядка или даже к его полному исчезновению. В последние годы особое внимание уделяется искусственным гетероструктурам, образованным тонкими чередующимися слоями сверхпроводников и ферромагнетиков. Изменение параметров таких структур позволяет регулировать “взаимоотношение” сверхпроводящего и магнитного состояний. Так, например, была обнаружена осцилляция критической температуры сверхпроводящих слоев Tc с ростом толщины ферромагнитного слоя [1].

Изменение намагниченности ферромагнитных слоев в сверхрешетке ВТСП/манганит при сверхпроводящем переходе (вверху – выше T_c, внизу – ниже T_c)

Возникает вопрос, а может ли сверхпроводимость, в свою очередь, как-то влиять на ферромагнетизм, сопротивляясь разрушающему ее магнитному полю? Оказывается, – да, может, причем весьма неожиданным образом. Исследование отражения нейтронов от сверхрешеток ВТСП Y_0.6Pr_0.4Ba₂Cu₃O_7-x – манганит La_0.67Sr_0.33MnO₃ с толщиной каждого слоя 10 нм показало [2], что охлаждение такой системы до температуры ниже величины T_c ВТСП приводит к удвоению периодичности расположения магнитных слоев вдоль оси роста (см. рис.). При этом модулируется не просто ориентация намагниченности, а ее величина: в одних ферромагнитных слоях намагниченность исчезает, а в других – увеличивается в два раза.

Это говорит о наличии такого взаимодействия между магнитными слоями, которое чувствительно к состоянию разделяющих их немагнитных (нормальных или сверхпроводящих) слоев. Но непонятно, с чем может быть связано такое взаимодействие. Ведь длина сверхпроводящей когерентности вдоль перпендикулярной границам раздела оси c составляет менее 1 нм, то есть как минимум на порядок меньше толщины каждого слоя. Такая вот загадка. Чтобы ее разгадать, нужно для начала изучить характер изменения электронных состояний таких сверхрешеток при понижении температуры. Сделать это можно, например, с помощью фотоэлектронной спектроскопии. Сами же авторы [2] полагают, что обнаруженный ими эффект связан с какой-то необычной конкуренцией сверхпроводящей и ферромагнитной фаз.

Л. Опенов

• 1. A.I.Buzdin, Rev. Mod. Phys. 77, 935 (2005)
• 2. J.Hoppler et al., Nature Mater. 8, 315 (2009)