Одномолекулярные магниты (SMM) интересны тем, что отдельные молекулы способны сохранять намагниченность на длительное время при низких температурах. Такие системы рассматриваются как перспективные для спинтроники, квантовых технологий и высокочувствительных сенсоров. Одна из практических задач — научиться управлять их магнитной динамикой и интегрировать молекулярные магниты в твердотельные устройства. Этому препятствует отсутствие технологии обращения к отдельной молекуле или хотя бы к наноразмерному коллективу молекул. Провода к молекуле не подключишь, а оперирование макроскопическим ансамблем молекул не представляет интереса. Поэтому сотрудники нашего института нашли путь к созданию композитов, в которых сверхпроводящая матрица, будучи невероятно чувствительной к любым локальным магнитным полям, используется для тестирования размещенных в ней SММ (рис.1).

В представленной работе рассматривается композитный материал, состоящий из микросфер индия, между которыми распределены кристаллы одномолекулярного магнита на основе эрбия. В композите площадь контакта между сверхпроводником и магнитными молекулами в сотни и тысячи раз больше по сравнению с плоскими образцами. Целью исследования являлся поиск такой ситуации, когда переход индиевой матрицы в сверхпроводящее состояние оказывал бы влияние на свойства молекулярных магнитов. Поэтому для решения этой задачи сохранность неизменных свойств SММ не важна. Главное, чтобы магнитные молекулы не потеряли свойства молекулярного магнита. Тестом на работоспособность является наличие изменений спиновой релаксации в SММ при резком возникновении сверхпроводимости в окружающей среде, а не решение вопроса о том, как индий взаимодействует с SММ. Эта задача была успешно решена.  При сверхпроводящем переходе индия меняется магнитная релаксация комплекса эрбия. Доминирующим становится прямой процесс магнитной релаксации вместо квантового туннелирования намагниченности, который преобладал, когда индий был в нормальном состоянии. Обнаружено и обратное влияние SММ на сверхпроводник. В присутствии комплекса эрбия сверхпроводящий переход индиевых микрочастиц становится более плавным, а критическое поле уменьшается.

По оценке авторов, взаимодействие между Er³⁺ и электронной системой индия возникает в результате проникновения Куперовских пар в приповерхностные слои, где SММ находятся в контакте со сверхпроводником. Куперовские пары расшатывают спины SММ, заставляя их релаксировать. Измененное состояние волновых функций Куперовских пар чувствует и сам сверхпроводник, так что вариации его электрической проводимости можно использовать для обнаруженияS ММ на его поверхности.

Результаты являются важным шагом для дальнейшей интеграции молекулярных магнитов со сверхпроводящими материалами. Авторы рассматривают такую архитектуру как один из шагов к электрическому считыванию состояния малых ансамблей молекулярных магнитов и к управлению их свойствами с помощью окружающей сверхпроводящей среды.

В исследовании принимали участие научные сотрудники ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Е. Куницына, Е. Кабачков и Р. Моргунов, при участии коллег из Сколково.

Ekaterina Kunitsyna, Evgeny Kabachkov, Alexander Chernov, Roman Morgunov // Reciprocal interaction of molecular magnet and superconducting microparticles in their composite // Materials Letters, Volume 421, IF=2.7

https://doi.org/10.1016/j.matlet.2026.141060