Ученые из МФТИ и их коллеги разработали новый метод сканирующей микроскопии — Scanning Quantum Vortex Microscopy (SQVM), позволяющий с нанометровым разрешением визуализировать распределение пиннингового потенциала в сверхпроводящих пленках. Этот метод открывает новые возможности для изучения дефектов в сверхпроводниках, что может улучшить характеристики материалов и устройств. Исследование опубликовано в Communications Materials при поддержке Российского научного фонда.
Сверхпроводимость была открыта в 1911 году, а в 1950-х Лев Горьков и Алексей Абрикосов разработали теорию сверхпроводимости второго рода, предсказав существование вихрей Абрикосова. Эти вихри, закрепленные на дефектах, играют ключевую роль в поведении сверхпроводников. Новый метод SQVM позволяет не только наблюдать вихри, но и манипулировать ими, изучая локальные свойства материалов.
В эксперименте использовались ниобиевые пленки толщиной 50–240 нм, созданные методом магнетронного распыления. Магнитный кантилевер микроскопа создавал и перемещал вихри, фиксируя их взаимодействие с дефектами. Это позволило построить детализированные карты распределения вихрей с разрешением около 20 нм. Исследователи также разработали теоретическую модель, объясняющую наблюдаемые эффекты.
Метод SQVM открывает новые горизонты для оптимизации сверхпроводящих материалов и устройств, используемых в квантовых вычислениях, МРТ и ускорителях частиц. «Мы впервые смогли увидеть, как вихри взаимодействуют с дефектами на нанометровом уровне, что важно для создания новых квантовых устройств», — отметил профессор Дмитрий Родичев.
Изображение пленки толщиной 100 нм, полученное атомным силовым микроскопом (рисунок a), магнитным силовым микроскопом (рисунок b) и с помощью метода сканирующей вихревой микроскопии (рисунок c). Черная шкала соответствует длине 1 мкм / © Communications Materials.
Дополнительная информация: Scanning vortex microscopy reveals thickness-dependent pinning nano-network in superconducting niobium films | Communications Materials
Источник: Физики разработали новый метод для изучения квантовых вихрей