Проблема сосуществования сверхпроводимости и ферромагнетизма остаётся одной из самых интригующих в физике твёрдого тела. В новой работе, опубликованной в журнале Materials Characterization (IF=6.2), исследователи ФИЦ ПХФ и МХ РАН и ИПТМ (Черноголовка) детально проанализировали магнитные свойства микрочастиц карбида молибдена (β-Mo₂C), легированных кобальтом, и предложили метод разделения вкладов этих двух конкурирующих состояний.

Орторомбический карбид молибдена, согласно теоретическим предсказаниям, обладает необычным строением электронных зон, которые помимо сверхпроводимости обеспечивают возможность топологически защищенных состояний электронов. Топологически защищенная сверхпроводимость была бы очень кстати для формирования устойчивых кубитов. Кроме этого, вместо обычной сверхпроводимости s- типа, когда оба электрона куперовской пары находятся в синглетном состоянии и орбитальный момент равен нулю, в карбиде молибдена куперовские пары обладают волновыми функциями в триплетном состоянии с сонаправленными спинами и орбитальным моментом 2. Это и приводит к наличию магнитоупорядоченных состояний наряду со сверхпроводимостью.

В экспериментах действительно было обнаружено сосуществование ферромагнитной петли гистерезиса, на фоне которой лежит петля гистерезиса сверхпроводника II рода. Однако для таких наблюдений всегда имеется альтернативное объяснение, которое заключается в том, не возникает ли ферромагнетизм совершенно в других посторонних частицах, которые после синтеза карбида молибдена могут находиться в нем в виде наночастиц. Обнаружилось, что такая примесь действительно есть. Авторы статьи применили метод магнитофореза для очистки порошка, удалив из него все лишние ферромагнитные наночастицы. При этом обнаружилось, что этим была устранена лишь часть ферромагнетизма, существовавшая вплоть до комнатной температуры. Образец при низких температурах менее 10 К остался ферромагнитным, а ниже 4 К к ферромагнетизму добавлялась еще и сверхпроводимость.

Работа демонстрирует, что в реальных микроструктурах карбида молибдена сверхпроводимость и ферромагнетизм могут сосуществовать и взаимно влиять друг на друга. Использование метода FORC позволило авторам не просто констатировать факт сосуществования, но и количественно оценить вклад каждой фазы. Полученные результаты важны для понимания физики топологических сверхпроводников и могут найти применение при разработке новых материалов с управляемыми магнитными и сверхпроводящими свойствами.

В работе принимали участие научные сотрудники группы магнитных и спиновых логических процессов и устройств ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Максим Бахметьев, Елизавета Дворецкая, Артем Таланцев и Роман Моргунов

M.V. Bakhmetiev, E.V. Dvoretskaya, A.D. Talantsev, I.I. Khodos, R.B. Morgunov // Coexistence of superconductivity and low-temperature ferromagnetic response in orthorhombic Mo2C:Co microparticles // Materials Characterization, IF=6.2, Q=1

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2026.117111