Открыт новый метод микроскопии, который позволяет визуализировать пространственное распределение потенциала пиннинга квантовых вихрей в сверхпроводящих пленках ниобия — Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) и их коллеги разработали новый метод сканирующей микроскопии, который позволяет с нанометровым разрешением визуализировать распределение пиннингового потенциала в сверхпроводящих пленках. Этот метод, названный Scanning Quantum Vortex Microscopy (SQVM), открывает новые возможности для изучения дефектов в сверхпроводниках и наноустройствах, что может привести к улучшению характеристик сверхпроводящих материалов и устройств. Ключевые моменты исследования: Новый метод микроскопии: SQVM использует магнитный кантилевер микроскопа для создания, притяжения и перемещения одиночного квантового вихря в сверхпроводящей пленке. Взаимодействие вихря с дефектами в образце позволяет визуализировать распределение пиннингового потенциала. Нанометровое разрешение: Метод позволяет достичь разрешения около 20 нм, что значительно превосходит ожидаемые ограничения, связанные с магнитным взаимодействием вихря с кантилевером. Применение к пленкам ниобия: Исследователи изучили пленки ниобия толщиной от 50 до 240 нм, широко используемые в сверхпроводящей электронике. Было показано, что пиннинговый потенциал связан с гранулярной структурой пленок и границами зерен. Теоретическое обоснование: Ученые разработали теоретическую модель, объясняющую наблюдаемые эффекты и связывающую разрешение метода с длиной когерентности сверхпроводника. Значимость исследования: Сверхпроводящие материалы играют ключевую роль в современных технологиях, включая квантовые вычисления, магнитно-резонансную томографию и ускорители частиц. Однако их свойства сильно зависят от дефектов, которые могут как улучшать, так и ухудшать характеристики материала. Новый метод SQVM позволяет не только визуализировать эти дефекты, но и изучать их влияние на пиннинг вихрей, что открывает новые возможности для оптимизации сверхпроводящих устройств. Цитаты: «Мы впервые смогли увидеть, как вихри взаимодействуют с дефектами в сверхпроводящих пленках на нанометровом уровне. Это открывает новые горизонты для разработки более эффективных сверхпроводящих материалов и устройств», — говорит Василий Столяров, ведущий автор исследования. «Наш метод позволяет не только визуализировать дефекты, но и изучать их влияние на сверхпроводящие свойства. Это важно для создания новых квантовых устройств», — добавляет Дмитрий Родичев, соавтор работы. Перспективы: Метод SQVM может быть применен к другим сверхпроводникам второго рода, таким как NbN, TiN и другие, что делает его универсальным инструментом для изучения сверхпроводящих материалов. В будущем это может привести к созданию более эффективных сверхпроводящих кабелей, квантовых битов и других устройств. Контакты для СМИ: Профессор Василий Столяров, директор центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ, stolyarov.vs@phystech.edu Профессор Дмитрий Родичев, профессор ESPCI Paris, dimitri.roditchev@espci.fr Ссылка на статью: Scanning vortex microscopy reveals thickness-dependent pinning nano-network in superconducting niobium films О Московском физико-техническом институте (МФТИ): МФТИ — один из ведущих научно-образовательных центров России, известный своими исследованиями в области физики, математики и инженерии. Институт активно участвует в международных научных проектах и сотрудничает с ведущими университетами и исследовательскими центрами по всему миру. О ESPCI Paris: ESPCI Paris — престижная инженерная школа во Франции, известная своими исследованиями в области физики, химии и биологии. Школа активно участвует в разработке новых технологий и материалов.