Сверхпроводимость нового типа получила теоретическое обоснование

В работе американских физиков из университетов Райса (штат Техас) и Рутгерса (штат Нью-Джерси), опубликованной в журнале Physical Reviews Letters, предложена теория, объясняющая возникновение эффекта высокотемпературной сверхпроводимости в так называемых железных пниктидах. Пниктиды (pnictides) - бинарные соединения V группы периодической системы, куда входят азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут.

Сверхпроводимость в соединениях железа с пниктидами впервые была описана в 2006 г., однако тогда эта работа не привлекла внимания специалистов - переход в сверхпроводящее состояние происходил при температуре в несколько кельвинов.

Однако в феврале 2008 года появилось сообщение о сверхпроводимости другого соединения пниктида с железом при температуре около 20 К, а позже, в марте и апреле, китайские ученые сообщили о пниктидах, становящихся сверхпроводниками при температуре выше 50 К. Физики заговорили о появлении нового класса высокотемпературных сверхпроводников, который может составить конкуренцию купратам, сверхпроводящие свойства которых были открыты в 1986 г.

В новой работе американских теоретиков проводится сравнение свойств купратов и пниктидов.

Оба типа сверхпроводников имеют кристаллическую решетку, в которой создается электронная система с сильной корреляцией, где взаимодействие электронов происходит координированным образом и для электронов характерно коллективное поведение. И те, и другие сверхпроводники имеют слоистую кристаллическую структуру.

Характерным свойством пниктидов является т.н. магнитная фрустрация - невозможность одновременной минимизации энергии всех обменных связей, что препятствует антиферромагнитному упорядочиванию магнитных полей атомов железа.

Эффекты фрустрации усиливают магнитные квантовые флуктуации, которые, по мнению теоретиков, и определяют сверхпроводящие свойства высокотемпературных сверхпроводников.

Элиху Абрахамс (Elihu Abrahams), один из авторов работы, признает, что точного понимания влияния магнитной фрустрации на электронные системы с сильной корреляцией у него нет.

Однако на основании полученных результатов можно предсказать некоторые свойства пниктидов, а также сформулировать идеи дальнейших экспериментов, в частности, изучение электронного спектра и спиновых состояний.