Сверхпроводник UTe₂ при температуре около 2 К помнит импульсы тока: работа Карлова университета и Кембриджа
Группа Карлова университета и Кембриджа показала: импульсы тока переключают UTe₂ между состояниями с низкой и высокой критической плотностью тока, и состояние сохраняется часами.
Исследователи из Карлова университета в Праге и Кембриджского университета обнаружили эффект памяти в ультрачистом кристалле соединения урана и теллура UTe₂. Работа опубликована в журнале Nature nature.com
Naturenature.comОткрыть источник ↗. Эффект наблюдали при температуре около двух кельвинов: кристалл сохранял информацию о прошедшем через него токе в течение нескольких часов.
Как работает переключение
UTe₂ считается кандидатом в сверхпроводники с p-волновым спариванием. Авторы приложили магнитное поле и вышли в промежуточный режим между двумя разными сверхпроводящими фазами. В этом режиме импульсы постоянного тока переводят материал в метастабильное состояние с повышенной критической плотностью тока J_c и возвращают обратно.
Переключением управляют сила и длительность импульсов. По данным авторов, система «помнит», находится ли она в состоянии с высоким или низким J_c, в течение длительного времени. Соавтор работы Михал Вашка с математико-физического факультета Карлова университета отметил, что важна не только величина тока, но и скорость, с которой производится изменение. В магнитной памяти информация хранится в ориентации магнитных доменов, а здесь состояния задаёт временной ход тока.
Вихревое стекло как объяснение
Авторы связывают эффект с магнитными вихрями внутри сверхпроводника. Они объясняют его закалкой неупорядоченного неравновесного стеклообразного вихревого состояния, у которого сильнее силы пиннинга и потому выше J_c nature.com
Naturenature.comОткрыть источник ↗. Резкое изменение тока может зафиксировать вихри в неупорядоченной конфигурации, а плавное позволяет им перейти в другое упорядочение. Равновесная вихревая решётка восстанавливается отжигом: постепенным нарастанием тока, и система возвращается в исходное состояние.
Авторы указывают, что для памяти не нужны соседние магнитные или полупроводниковые границы. Они считают её собственным свойством UTe₂, заложенным в самом сверхпроводящем порядке. Многофазные сверхпроводники редки; среди известных примеров в статье названы CeRh₂As₂, UPt₃ и URhGe.
Большую роль сыграло качество кристалла. Вашка отмечает, что примеси могут подавлять свойства нетрадиционных сверхпроводников, поэтому выращивание ультрачистых кристаллов — обязательный первый шаг. В исследованиях UTe₂ появился в 2016 году. Встречается ли подобная память в других материалах, остаётся открытым вопросом, а практическое применение именно этого соединения не оценивалось.
