Первые магнитные сверхпроводники с регулярной решеткой магнитных атомов были открыты в 1976 году, что сразу же вызвало всплеск интереса к проблеме сосуществования сверхпроводимости и магнетизма. В обычном синглетном  сверхпроводнике куперовские пары состоят из электронов с противоположно ориентированными спинами, поэтому сильное внутреннее поле в ферромагнетике (так называемое обменное поле)  ориентирует спины электронов по полю и, тем самым, разрушает пары.  Этот механизм разрушения пар объясняет, почему практически все известные магнитные сверхпроводники являются антиферромагнетиками, в которых среднее (на масштабе размера куперовских пар) внутреннее поле равно нулю. Отметим, что лишь сравнительно недавно,  после 2000 года, были открыты три ферромагнитных сверхпроводника. В них реализуется новый экзотический тип сверхпроводимости – триплетная сверхпроводимость с параллельной ориентацией спинов электронов, образующих пару.

После того, как стало ясным, что сосуществование синглетной сверхпроводимости (S)  и ферромагнетизма (F) в одном и том же соединении невозможно, естественно было заняться вопросом, а что будет происходить  около границы между сверхпроводником и ферромагнетиком, т. е. каков будет S/F эффект близости?  Именно этой проблеме и была посвящена реферируемая статья [1]. Авторы были первыми, кто обнаружили необычный осцилляционный характер затухания сверхпроводящих корреляций вглубь ферромагнетика и предсказали возникновение  “p” основного состояния в S/F/S джозефсоновском контакте.  Сверхпроводящий параметр порядка в таком “p” контакте имеет противоположный знак на его берегах, т. е. его фаза отличается на p (откуда и название - “p” контакт).

S/F эффект близости в обсуждаемой работе анализировался в рамках чистого предела, когда можно пренебречь примесным рассеянием в ферромагнетике и реализуется баллистический режим электронного транспорта.  Последующие работы показали, что  осцилляционный характер затухания сверхпроводящих корреляций устойчив к примесному рассеянию и является  общим явлением, характерным для всех ферромагнетиков, как в баллистическом, так и диффузионном режимах. В некотором смысле, осцилляции волновой функции куперовских пар можно рассматривать, как своеобразное проявление неоднородной сверхпроводящей фазы Ларкина-Овчинникова-Фулде-Феррелла (ЛОФФ) [2,3]. Состояние ЛОФФ было предсказано для синглетного  сверхпроводящего ферромагнетика, находящегося в чистом пределе.  Из-за несовместимости синглетной сверхпроводимости и ферромагнетизма, экспериментальная проверка этого эффекта затруднительна. В то же время в S/F системе куперовские пары, проникающие из сверхпроводника в ферромагнетик, оказываются в условиях, близких к тем, которые нужны для возникновения ЛОФФ фазы. Более того, осцилляции сверхпроводящих корреляций должны наблюдаться как в чистом, так и в грязном пределах.

            Джозефсоновские  S/F/S “p” контакты были впервые реализованы экспериментально в 2001 году [4].  Включение в сверхпроводящую цепь S/F/S  “p” контакта приводит к появлению незатухающих сверхпроводящих токов даже в отсутствии внешнего магнитного поля. По сути дела “p” контакт является своеобразной фазовой батареей для сверхпроводящих  устройств. Недавние эксперименты показали, что “p” контакты позволяют создать сверхпроводящий  кубит (базисный строительный блок квантового компьютера),  не связанный с внешним магнитным полем и, тем самым,  являющимся намного более устойчивым [5].

В настоящее время неослабевающий интерес к S/F/S  структурам связан с теми перспективами, которые они открывают для развития новой области  - сверхпроводящей спинтроники.

[1] Буздин А.И., Булаевский Л.Н., Панюков С.В. Письма ЖЭТФ,  35, 147 (1982).

[2] Larkin A. I. and Y. N. Ovchinnikov,  Zh. Eksp. Teor. Fiz. 47, 1136 (1964) Sov. Phys. JETP 4, (1965)

[3]    Fulde P. and R. A. Ferrell ,  Phys. Rev. 135,1550  (1964)

[4]  Ryazanov V. V., V. A. Oboznov, A. Yu. Rusanov, A. V. Veretennikov, A. A. Golubov, and J. Aarts,  Phys. Rev. Lett. 86, 2427 (2001).

[5] A. K. Feofanov, V. A. Oboznov, V. V. Bol’ginov, J. Lisenfeld, S. Poletto, V. V. Ryazanov, A. N. Rossolenko, M. Khabipov, D. Balashov, A. B. Zorin, P. N. Dmitriev, V. P. Koshelets, and A. V. Ustinov, Nat. Phys. 6, 593 (2010).