Раскрыта тайна спин-орбитального взаимодействия в сверхпроводимости

Кристаллическое строение железосодержащего сверхпроводника LiFeAs (температура перехода в сверхпроводящее состояние 17 K)

Международная группа исследователей при участии сотрудника МГУ выяснила, что, вопреки устоявшемуся мнению, существенную роль в механизмах формирования сверхпроводимости в железосодержащих сверхпроводниках (Fe-ВТСП) играет так называемое спин-орбитальное взаимодействие. Статья о проведенном ими исследовании была опубликована в журнале Nature Physics.

Спин-орбитальным взаимодействием в квантовой физике называют взаимодействие движущейся частицы с ее собственным магнитным моментом. В данном случае имеется в виду взаимодействие электронов, находящихся на атомных орбитах с собственным спином. Такое взаимодействие, в частности, приводит к возникновению тонкой структуры энергетического спектра электрона и расщеплению спектроскопических линий атома.

В ходе исследования ученым удалось разработать синтетический подход, позволивший воспроизводимо получать монокристаллы LiFeAs высокого качества. Оказалось, что из всех разнообразных семейств Fe-ВТСП именно сверхпроводники LiFeAs являются практически идеальным объектом для исследования: детальное изучение их электронного строения позволило обнаружить и доказать наличие спин-орбитального взаимодействия.

Впоследствии ученым удалось проанализировать все основные семейства Fe-ВТСП. И везде они наблюдали значительное спин-орбитальное расщепление атомных спектров. Ученые также показали, что в области низких энергий это расщепление влияет на электронную структуру сверхпроводников сильнее, чем нематичность, которая в настоящее время рассматривается как одна из решающих причин формирования сверхпроводимости.

Полученные экспериментальные результаты, позволят теоретикам сделать существенный шаг вперед в понимании природы сверхпроводимости в железосодержащих сверхпроводниках, что в конечном счете поможет эффективному использованию этих новых материалов на практике.