Джастин Е (Justin Ye) из Университета Гронингена (Нидерланды) обнаружил средство, с помощью которого можно защитить сверхпроводимость от магнитных полей. Этим средством оказалось... другое магнитное поле.

Сверхпроводимость – исключительно актуальное направление научно-технологического развития. Дело не только в том, что в линиях на основе сверхпроводников нет электрического сопротивления, но и в том, что квантовые компьютеры и квантовая связь зависят от эффективной работы таких материалов. Однако сильные магнитные поля, как правило, разрушают эффект сверхпроводимости, что затрудняет работу с ней.

Происходит это потому, что сверхпроводимость основывается на куперовских парах – парах электронов, связанных между собой и движущихся через окружающую среду без сопротивления. Если на такую пару действует чересчур сильное магнитное поле, то оно отрывает один из электронов пары от другого, после чего оба электрона начинают отталкивать другие электроны и снова испытывать сопротивление при движении через материал проводника – иными словами, сверхпроводимость исчезает.

В серии экспериментов Джастин Е и его коллеги убедились, что тонкие хлопья дисульфида молибдена, толщиной всего в несколько атомов, не теряют сверхпроводимости в магнитных полях до 37,5 тесла. Это в дюжину раз больше, чем возникает при работе аппарата МРТ – а именно такие поля являются самыми сильными магнитными полями, с которыми можно столкнуться за пределами специальных лабораторий. И это во много раз больше, чем у остальных сверхпроводников. В чем же дело?

Как оказалось, внутри хлопьев дисульфида молибдена в состоянии сверхпроводимости возникает локальное магнитное поле огромной силы – до 100 тесла. Поскольку сила поля убывает пропорционально квадрату расстояния от его источника, зарегистрировать его внешнему наблюдателю не так просто. Но оно имеет крайне полезный побочный эффект – не дает линиям внешнего магнитного поля проникать внутрь материала. Тем самым одно магнитное поле защищает дисульфид молибдена от другого.

Предполагается, что полезнее всего сверхпроводники, работающие в сильных магнитных полях, могут стать для сверхчувствительных магнитометров, используемых для измерения очень слабых магнитных полей. Они имеют ключевое значение для создания приборов магнитоэнцефалографии и наиболее продвинутых квантовых компьютеров.