Описание научного проекта группы

Аннотация, цели и задачи проекта:

Проект направлен на теоретические исследования спонтанных нано-размерных структур (паттернов) в новых сверхпроводящих материалах и возможных наноустройствах на их основе. Главной целью является изучение влияния самоорганизующихся нано-размерных паттернов на магнитные характеристики сверхпроводящего состоянии на фазовой диаграмме между стандартными типами сверхпроводимости.

В практическом плане стоят следующие задачи:

• Изучение решений уравнений Богомольного, которые зависят от расположения сверхпроводящих вихрей;
• Поиск оптимального распределения вихрей в зависимости от физических параметров системы путем имплементации алгоритма Метрополиса и использования пертурбативного подхода к решению микроскопических уравнений сверхпроводимости (разложения по малым параметрам, контролирующим отклонение от точки Богомольного на фазовой диаграмме);
• Изучение свойств сверхпроводников между стандартными типами вдали от точки Богомольного, используя непертурбативные методы и подходы.

Научная группа начала работу в начале 2021 года и продолжает работать, ожидаемым научным результатом и формой предоставления результатов проекта являются публикации.

Проект подразумевает осуществление исследований физики спонтанных паттернов вихревой материи по трём направлениям. А именно, первое направление (А) касается явлений самоорганизации в системах, где ферромагнитное упорядочивание сосуществует со сверхпроводящими корреляциями. Второе направление (Б) сфокусировано на спонтанной самоорганизации и сопутствующих явлениях в системах с несколькими конденсатами, таких как многозонные сверхпроводники. Третье направление (В) - работа с низкоразмерными сверхпроводящими системами, такими как плёнки, массивы нанопроводов и прочее.

Все эти направления включают в себя множество важных нерешённых и взаимосвязанных проблем. Задачей проекта являлось свободное исследование в рамках указанных тематик, а не решение какой-либо узко поставленной проблемы. Поэтому возможных задач в аппликации было указано много больше, чем способна была рассмотреть наша группа. Таким образом, цели проекта реализованы, но тематика исследований далеко не исчерпана. Мы хотели бы продлить действие проекта на следующий год.

Хотя мы снова предпочитаем свободные исследования в рамках указанных трёх тематик (подробно описанных в нашей начальной аппликации), мы ожидаем завершения работ в следующем году по таким задачам: (1) описание стабильных вихревых паттернов и фазовых переходов между ними в сверхпроводящих плёнках (сейчас в процессе завершения исследования); (2) описание формирования само-дуальных паттернов на основе уравнений Богомольного (в процессе подготовки публикации); (3) завершение изучения флуктуаций в многоконденсатных системах с мелкими зонами в контексте устойчивости паттернов (на стадии отправки в журнал); (4) исследования сверхпроводимости между I и II родом и соответствующих вихревых паттернов в ферромагнитных сверхпроводниках (ведётся исследование); (5) продолжение исследований взаимодействия ферромагнетизма со сверхпроводимостью в Джозефсоновских контактах. Мы предполагали публикацию 3- 4 статей d Q1-Q2 картелях. Также планируются доклады на нескольких конференциях.

Новизна и оригинальность разработанных методов, концепций, полученных результатов:

Все полученные результаты являются оригинальными и новыми. Именно это их свойство отражается в том факте, что они опубликованы в журналах с высоким импакт-фактором.
Результат, свидетельствующий в пользу паттернов цепочек вихрей в сверхпроводящих плёнках, является крайне привлекательным для экспериментаторов, ведущих исследование вихревой материи в плёнках. Он предлагает совершенно новые перспективы в понимании вихревой материи. Результатами опубликованы в Journal of Physical Chemistry Letters, который принадлежит к первым 10 процентам журналов в Q1 квартеле по тематике Атомная, Молекулярная и Химическая физика.

Результат об "экранировании" флуктуаций в системах многих конденсатов объясняет устойчивость квази-одномерного конденсата, который связан с трёхмерным конденсатом через обмен куперовскими парами. Это объясняет недавние эксперименты с квази-одномерными сверхпроводниками такими как A2Cr3As3 (A = K, Rb, Cs) и показывает перспективность таких систем в плане изучения самоорганизации вихревой материи. Статья с результатами опубликована в Journal of Physical Chemistry Letters, который относится к первому квартелю (Q1) и, более того, принадлежит к первым 10 процентам журналов в данном квартеле по тематике Атомная, Молекулярная и Химическая физика.

Наши результаты по Джозефсоновской физике также оригинальны и говорят сами за себя. За один из них дана 1-ая премия НИРС 2021. Другой опубликован в журнале Physical Review B, который принадлежит к Q2, но находится на границе между Q1 и Q2.  

За первый год деятельности НУГ уже опубликованы три статьи.