據外媒報道，來自巴斯大學的物理學家通過跟美國的研究人員合作發現了一種使磁性和超導性在同一種材料中共存的新機制。截止到目前，科學家們只能猜測這種不尋常的共存是如何成為可能的。這一發現可能會為綠色能源技術和超導設備如下一代計算機硬件的開發中帶來應用。
巴斯大學的研究人員發現，鐵基超導體RbEuFe4As4在-236°C以下具有超導性，但在-258°C以下則同時具有超導性和磁性。
物理學研究生David Collomb是Simon Bending教授領導的研究小組的主要成員，他介紹稱：“在某些材料中，如果你讓它們非常冷–比南極冷得多–它們就會變成超導。”但要想把這種超導電性帶到下一個層次的應用中，這種材料需要表現出跟磁性能共存。這將使我們能開發在磁性原理上運行的設備且與此同時又能享受到超導的好處。
“問題是，當磁性打開時，超導性通常會消失。幾十年來，科學家們一直在嘗試探索一種具有這兩種特性的材料，最近，材料科學家已經成功製造了一些這樣的材料。然而只要我們不明白為什麼共存是可能的，尋找這些材料就不能像梳子一樣精細。這項新研究為我們提供了一種材料，這種材料在這兩種現象共存時的溫度範圍非常寬，這將使我們能夠更密切、更詳細地研究磁性和超導之間的相互作用。希望這將使我們能夠確定這種共存發生的機制，”Collomb繼續說道。
研究團隊在一項發表在《Physical Review Letters》上的研究中通過創建超導材料在溫度下降時的磁場圖來研究RbEuFe4As4的不尋常行為。讓他們驚訝的是，他們發現在接近-258°C的溫度時，渦旋明顯展寬，這表明隨着磁性的打開，超導性受到了強烈的抑制。
這些觀察結果跟美國阿貢國家實驗室的Alexei Koshelev博士最近提出的理論模型一致。該理論描述了晶體中銪(Eu)原子的磁波動對超導性的抑制。在這裡，當材料下降到一定溫度以下時，每個Eu原子的磁性方向開始波動並跟其他原子對齊，這使得該材料具備了磁性。巴斯大學的研究人員得出的結論是，雖然超導性被磁效應大大削弱，但它並沒有完全被破壞。
“這表明，在我們的材料中，磁性和超導性在它們自己的子晶格中彼此分開，相互作用很小，”Collomb說道，“這項工作極大地推進了我們對這些罕見共存現象的理解，並可能導致未來超導設備的應用。它將引發對既具有超導性又具有磁性的材料的更深入的探索。我們希望它也能鼓勵更多應用領域的研究人員利用這些材料製造下一代計算設備。希望科學界將逐漸進入一個時代，我們將從藍天研究轉向用這些材料製造設備。在10年左右的時間裡，我們可能會看到使用這種技術的原型設備真正發揮作用。”
Bending教授補充稱：“我們的主要結果是，磁性的產生強烈地抑制了超導性，這是相當令人驚訝的，並且從表面上看，似乎跟之前在非常相似的樣品上的測量結果相矛盾。然而，RbEuFe4As4是一種極其複雜的材料，其中負責超導的電子和空穴存在於幾個單獨的帶中。每一種物質對超導狀態的貢獻都不同，跟磁性銪原子的相互作用也不同。因此，任何觀測都可以對正在進行的測量的精確細節非常敏感。”