研究进展：兼具超导和铁磁性的材料学术资讯

来源：今日新材料

在某种程度上，铁磁性和超导性是两个对立的趋势，铁磁性和超导性似乎不能在一个晶体中共存。

然而，基于铕的化合物现在成为了现在研究焦点，观察铕的化合物表明可以同时表现出铁磁性和超导性。物理学家Vitaly Ginzburg在1956年预测，电磁机制包括屏蔽迈斯纳电流。如上所述，外部磁场不会穿透超导体的本体。为了补偿本体中的外场，屏蔽电流沿超导体表面流动。这些流的产生使能量增加。当外场大于某一临界值时，屏蔽电流所增加的能量超过冷凝能量。使它变得更有利于超导体过渡到正常状态，并允许场进入体。由于铁磁体典型磁化强度远大于超导体的临界磁场，均匀铁磁性破坏了超导性。

新的研究表明，一种材料可以同时表现出铁磁性和超导性，只要其中一种有序状态是不均匀的。事实上，非均匀场在较小程度上是屏蔽的，这意味着非均匀磁结构不会通过电磁机制破坏超导性。不幸的是，对于所有已知的铁磁性超导体，同时容纳铁磁性和超导性的温度窗口只有约0.1开尔文（-273.05摄氏度）。一旦以铕为基础的铁磁超导体成为可能，新的机遇就会出现，以掺磷铕、铁和砷的化合物为例，其分子式为EuFe2As2。

使这种材料引人注目的是，破坏超导性的顺磁效应在其中受到强烈抑制，电磁相互作用占主导地位。究其原因，p掺杂EuFe2As2中的铁磁性是由铕原子4f壳层局域电子提供，而超导是由铁的5d导电电子介导。研究结果表明，随着温度的降低，具有正弦磁化剖面的非均匀磁结构逐渐转变为畴型结构，在17.8~18.25开尔文之间的EuFe2As2在实验中观察到这种迈斯纳结构。研究发展了铁磁超导体中非均匀磁态的理论，其中超导性和铁磁之间的电磁相互作用占主导地位。除了定性地描述在EuFe2As2中这种状态的实验数据，还预测了一种新效应，现在可以通过实验来验证。在这一点上，相关研究属于基础科学领域。但是，通过理解铁磁性和超导性之间的相互作用，可以在以后设计混合器件，使用超导和铁磁性材料，并便于自旋电子学的发展。

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来源：gh_d06fa4463e84 今日新材料

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