Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Голубов Александр Авраамович Нидерланды
Номер договора
14.Y26.31.0007
Период реализации проекта
2014-2018
38
Количество специалистов
124
научных публикаций
1
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Сотрудники лаборатории занимаются физикой "топологически защищенных" квантовых состояний - бурно развивающейся областью науки, которая привлекает большой интерес как в связи с новыми фундаментальными эффектами, так и из-за перспективы создания принципиально новых типов приборов для спинтроники и квантовых вычислений. Последнее особенно актуально, т.к. в настоящее время основной проблемой реализации квантовых вычислений в передовых лабораториях мира является потеря квантовой когерентности из-за взаимодействия с окружающей средой. Ученые работают над перспективным способом решения этой проблемы - реализации топологически защищенных квантовых состояний (называемых фермионами Майораны), устойчивых к внешним возмущениям и потому сохраняющих квантовую когерентность на больших временах.

Название проекта: Топологические квантовые явления в сверхпроводящих системах

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований: Теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных физических свойств гибридных сверхпроводящих наноструктур, включающие разработку количественной микроскопической теории квантовых процессов в этих системах и ее сравнение с результатами экспериментов по туннелированию, электронному транспорту, атомно-силовой и высокочастотной спектроскопии

Цель проекта: Получение научных результатов мирового уровня в области изучения топологических квантовых явлений в контактах сверхпроводников с полупроводниковыми и ферромагнитными нанопроволоками, разработка новых квантовомеханических устройств


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Реализован эффект Джозефсона в контактах на основе топологических сверхпроводников и ферромагнитных материалов.
  • Разработана теория сверхпроводящих гибридных структур. Методами сканирующей туннельной, магнитной и атомно-силовой спектроскопии, а также с помощью прецизицизионных низкотемпературных транспортных измерений проведены экспериментальные исследования.
  • Разработаны методики изготовления и принципы работы элементов памяти на основе управляемых джозефсоновских структур сверхпроводник-ферромагнетик, изучен эффект Джозефсона в системах сверхпроводник - нанопроволока.
  • Методами низкотемпературной магнитно-силовой микроскопии и декорирования ферромагнитными наночастицами впервые исследована структура магнитного потока на поверхности ферромагнитного сверхпроводника EuFe2(As1−xPx)2. Продемонстрирована спонтанная генерация квантовых пар вихрь-антивихрь и фазовый переход в доменное вихрево-антивихревое состояние. Разработана количественная теория этого явления и предложен новый способ реализации сверхпроводящих сверхрешеток, что дает беспрецедентную возможность для развития физики сверхпроводящих гибридных структур.
  • Методом сканирующей туннельной спектроскопии показана возможность реализации вихрей Абрикосова, в тонких слоях несверхпроводящего металла (Cu) в гибридной структуре Cu/Nb. Обнаруженный эффект расширяет представления о природе эффекта близости в сверхпроводящих структурах и открывает новые возможности для практических применений в устройствах сверхпроводящей электроники.
  • Предложен и исследован чувствительный метод для исследования ферромагнитного резонанса и соответствующих магнитных свойств отдельных микромасштабных ферромагнитных образцов, а также образцов из слабых ферромагнитных сплавов.
  • Впервые проведено наблюдение сверхпроводимости, вызванной эффектом близости в дираковском полуметалле BiSb. Обнаружена 4π-периодность андреевских связанных состояний и сверхтока в джозефсоновских контактах Nb-BiSb-Nb. Использование топологических объемных свойств полуметалла делает устройства менее чувствительными к беспорядку и деградации поверхности. Полученные результаты формируют платформу для исследования нового типа сверхпроводимости и симметрии параметра порядка в топологических материалах и открывают новый путь к топологическим квантовым вычислениям.

Внедрение результатов исследования:

Получен патент «Способ изготовления устройства с субмикронным Джозефсоновским Пи-контактом» №2599904, приоритет 29.06.2015, автор: Столяров В. С.

Образование и переподготовка кадров:

  • Защиты: 4 кандидатские диссертации, 8 выпускных квалификационных работ магистра, 7 выпускных квалификационных работ бакалавра.

  • Проведены 1 конференция и 2 Международные школы молодых учёных «Сверхпроводящие гибридные наноструктуры: физика и применение».

  • Организованы стажировки по направлению научного исследования в ведущих мировых научных организациях.

  • Организованы стажировки в Лаборатории для молодых исследователей из российских и зарубежных сторонних организаций.

  • Разработаны и внедрены в образовательный процесс более 10 курсов лекций, лабораторных работ и практикумов.

  • Выпущена монография «Макроскопическая квантовая электроника: от основ к применениям. Учебное пособие в вопросах и задачах» под авторством Н. Клёнова, С. Бакурского, И. Соловьёва.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

На базе Лабораторного корпуса МФТИ создана современная лаборатория, оснащенная уникальным оборудованием, в том числе низкотемпературным сверхвысоковакуумным туннельным микроскопом SPECs, атомносиловым/магнитосиловым микроскопом AFM/MFM AttoDRY1000, рефрижератором Blue-Force.

Сотрудничество:

Нагойский университет (Япония), Университет Хоккайдо (Япония), Аргоннская национальная лаборатория (США), Институт нанофизики (Франция), Университет Твенте (Нидерланды): совместные исследования, совместные научные мероприятия

Скрыть Показать полностью
Stolyarov V.S., Veshchunov I.S., Grebenchuk S.Yu., Vinnikov Lev Ya., Golubov A.A., Tsuyoshi Tamegai, Buzdin A.I., Roditchev D.
Domain Meissner state and spontaneous vortex-antivortex generation in the ferromagnetic superconductor EuFe2(As0.79P0.21)2. Science Advances 13 Jul: 1061 (2018).
Li Ch., de Boer J.C., de Ronde B., Ramankutty Sh.V., van Heumen E., Huang Y., de Visser A., Golubov A.A., Golden M.S., Brinkman A.
4π-periodic Andreev bound states in a Dirac semimetal. Nature Materials 17 September: 875-880 (2018).
Stolyarov V.S., Cren T., Brun C., Golovchanskiy I.A., Skryabina O.V., Kasatonov D.I., Khapaev M.M., Kupriyanov M.Yu., Golubov A.A., Roditchev D.
Expansion of a superconducting vortex core into a diffusive metal. Nature Communications 9: 2277 (2018).
Golubov A.A. and Kupriyanov M.Yu.
Controling magnetism. Nature Materials 16: 156-157 (2017).
Ménard G.C., Guissart S., Brun C., Pons S., Stolyarov V.S., Debontridder F., Leclerc M.V., Janod E., Cario L., Roditchev D., Simon P., Cren T.
Coherent long-range magnetic bound states in a superconductor. Nature Physics 11: 1013–1016 (2015).
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Современная гидродинамика

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук

Физика

Черноголовка

Фалькович Григорий Евсеевич

Израиль, Россия

2019-2021

Лаборатория химической физики f-элементов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Физика

Москва

Квашнина Кристина Олеговна

Франция, Россия

2019-2021

Лаборатория анализа данных физики высоких энергий

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Физика

Томск

Цыбышев Дмитрий Евгеньевич

Россия

2018-2020