Вихрь Абрикосова

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Вихри Абрикосова»)
Перейти к навигации Перейти к поиску
Изображение вихрей в пленке YBCO толщиной 200 нм, полученное с помощью сканирующей СКВИД-микроскопии[en]

Вихрь Абрикосова, абрикосовский вихрь (англ. Abrikosov vortex) — вихрь сверхпроводящего тока (сверхтока), циркулирующий вокруг нормального (несверхпроводящего) ядра (нити вихря), индуцирующий магнитное поле с магнитным потоком, эквивалентным кванту магнитного потока.[1]

Открыт физиком А. А. Абрикосовым в 1957 году. В его работе «О магнитных свойствах сверхпроводников второй группы» было теоретически показано, что проникновение магнитного поля в сверхпроводник 2 рода происходит в виде квантованных вихревых нитей (такая система энергетически «выгодна»)[2]. Каждая такая нить (вихрь) имеет нормальную (несверхпроводящую) сердцевину с радиусом порядка длины когерентности сверхпроводника . Вокруг этого нормального цилиндра в области с радиусом порядка глубины проникновения магнитного поля течёт вихревой незатухающий ток куперовских пар (сверхток), ориентированный так, что создаваемое им магнитное поле направлено вдоль нормальной сердцевины, то есть совпадает с направлением внешнего магнитного поля. При этом каждый вихрь несёт один квант магнитного потока [1].

Описание[править | править код]

В теории сверхпроводимости вихрями Абрикосова называют вихри сверхтока в сверхпроводниках второго рода. Сверхток циркулирует вокруг нормального (несверхпроводящего) домена, представляющего собой цилиндр, вытянутый вдоль направления внешнего магнитного поля, образуя вихрь. Радиус основания этого цилиндра определяется длиной когерентности (один из основных параметров теории Гинзбурга — Ландау). Сверхток исчезает в домене на расстоянии порядка (Лондоновской глубины проникновения от края — характерный параметр для каждого конкретного сверхпроводящего материала). Циркулирующий сверхток порождает магнитное поле, величина которого определяется квантом магнитного потока . Поэтому вихри Абрикосова называют иногда флюксонами.

Распределение магнитного поля в одиночном вихре на расстоянии, большем характерного размера ядра, определяется соотношением[3][4][5]:

где  — модифицированная функция Бесселя второго рода нулевого порядка. При поле определяется следующим соотношением:

где  — известный параметр теории Гинзбурга — Ландау, который должен удовлетворять соотношению в сверхпроводниках второго рода.

Вихри, проникнув в сверхпроводник, располагаются друг от друга на расстоянии порядка , образуя в поперечном сечении правильную треугольную решётку, возникает так называемое смешанное состояние. При увеличении внешнего магнитного поля плотность вихрей становится настолько большой, что расстояние между ближайшими вихрями становится порядка , вихри соприкасаются своими нормальными областями и происходит фазовый переход второго рода сверхпроводника в нормальное состояние.

Пиннинг[править | править код]

Вообще говоря, вихри движутся в сверхпроводящем материале, когда через него течёт ток[6]. Однако вихри могут самопроизвольно закрепляться на наноразмерных неоднородностях в материале. Этот процесс называется пиннингом (англ. pinning — закрепление, зацепление, пришпиливание), а эти неоднородности — центрами пиннинга[7]. Пиннинг вихрей нарушает порядок в решётке вихрей[8] и способствует сохранению сверхпроводящей фазы даже при протекании очень больших токов[9][6].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Солдатов Евгений Сергеевич. Вихрь Абрикосова в словаре нанотехнологичных терминов. Роснано. Дата обращения: 26 ноября 2011. Архивировано 12 августа 2012 года.
  2. Абрикосов А. А. О магнитных свойствах сверхпроводников второй группы // ЖЭТФ. — 1957. — Т. 32. — С. 1442–1452. Архивировано 5 августа 2023 года.
  3. London, F. (1948-09-01). "On the Problem of the Molecular Theory of Superconductivity". Physical Review. 74 (5): 562—573. doi:10.1103/PhysRev.74.562.
  4. London, Fritz. Superfluids. — 2nd. — New York, NY : Dover, 1961.
  5. Де Жен, 1968, с. 63—64.
  6. 1 2 Л. Г. Асламазов, А. А. Варламов. Что такое пиннинг? // Удивительная физика : [арх. 25 января 2019]. — М. : Наука, 1988. — Вып. 63. — (Библиотечка «Квант»).
  7. Гудилин Е. А., Зайцев Д. Д. Центры пиннинга. Словарь нанотехнологических терминов. Дата обращения: 21 мая 2019. Архивировано 25 мая 2019 года.
  8. ФЭ, 1988.
  9. Сверхпроводимость / В. В. Рязанов // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]