Кафедра физики твердого тела и наносистем №70
НИЯУ МИФИ
Теоретическая физика конденсированного состояния вещества
Научный руководитель:
К.ф.-м.н., Красавин Андрей Валерьевич
Кабинет НЛК 3.83
подробнее о руководителе и сотрудниках
Состав научной группы в 2025 году (слева направо): Неверов Вячеслав, Красавин Андрей Валерьевич (научный руководитель), Томаева Муниса (бакалавр 4-го года), Гревцева Анжелика (бакалавр 4-го года), Ленков Валерий (бакалавр 4-го года)
Основные направления научных исследований
- Численное моделирование новых сверхпроводящих материалов.
- Искусственный интеллект в физике конденсированного состояния.
- Топологические сверхпроводники и Майорановские состояния.
Текущие тематики научно-исследовательских работ
- Реализация неабелевой статистики Майорановских состояний в вихрях топологических сверхпроводников;
- структурный фазовый переход вихревой материи в сверхпроводниках с квазикристаллической решеткой;
- построение аналитической теории учета флуктуаций в рамках метода Боголюбова – де Жена;
- исследование сверхпроводящих характеристик квазиодномерных структур;
- влияние геометрии сверхпроводящего контакта на эффект близости;
- использование искусственного интеллекта в рамках метода Боголюбова – де Жена.
Список главных публикаций за последние три года
|
1. Vyacheslav D. Neverov, Alexander E. Lukyanov, Andrey V. Krasavin, Arkady A. Shanenko, Mihail D. Croitoru, and Alexei Vagov. Localization in materials with several conducting bands as a method to boost superconductivity. Comm. Phys. 8 320 (2025). |
|
|
|
2. Vyacheslav D. Neverov, Alexander E. Lukyanov, Andrey V. Krasavin, Alexei Vagov, and Mihail D. Croitoru. Spatial correlations in disorder: Impact on the superconducting critical temperature. Phys. Rev. B 111 184514 (2025). |
|
|
|
3. Vyacheslav D. Neverov, Alexander E. Lukyanov, Andrey V. Krasavin, Arkady A. Shanenko, Mihail D. Croitoru, and Alexei Vagov. Microscopic description of intermediate mixed state in superconductors between the first and second types. Phys. Rev. B 110 054502 (2024). |
|
|
|
4. A. P. Menushenkov, A. Ivanov, V. Neverov, A. Lukyanov, A. Krasavin, A. A. Yastrebtsev, I. A. Kovalev, Y. Zhumagulov, A. V. Kuznetsov, V. Popov, G. Tselikov, I. Shchetinin, O. Krymskaya, A. Yaroslavtsev, R. Carley, L. Mercadier, Z. Yin, S. Parchenko, L. P. Hoang, N. Ghodrati, Y. Y. Kim, J. Schlappa, M. Izquierdo, S. Molodtsov, and A. Scherz. Direct evidence of real-space pairing in BaBiO3. Phys. Rev. Research 6 023307 (2024). |
|
Исходное соединение BaBiO3 висмутатных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) BaBi(Pb)O3 и Ba(K)BiO3 с перовскитоподобной структурой проявляет необычные электронные и структурные свойства, которые можно удовлетворительно объяснить, если предположить, что все носители заряда находятся в спаренном состоянии. Однако предыдущие эксперименты и расчеты из первых принципов лишь косвенно указывают на существование спаренных носителей заряда в BaBiO3. В данной работе мы сообщаем о прямых доказательствах наличия изначально спаренных электронов и дырок на верхней антисвязывающей орбитали Bi 6s - O2ρσ* соседних октаэдрических комплексов в основном состоянии BaBiO3, используя рентгеновскую абсорбционную спектроскопию с временным разрешением (XAS) для мониторинга динамики электронов после фемтосекундного резонансного лазерного возбуждения с длиной волны 633 нм. Мы наблюдаем сильные изменения в предкраевой области рентгеновского рассеяния K-края кислорода, определяемой орбиталями Bi 6s - O2ρσ*. Мы интерпретируем их как быстрый (≤0,3 пс) разрыв пар носителей заряда и более медленную (0,3 - 0,8 пс) перестройку решетки из искаженной моноклинной структуры в новое метастабильное состояние с кубической решеткой, которое сохраняется по крайней мере до 60пс после возбуждения. Анализ промежуточного состояния при быстром возбуждении показывает, что диспропорционирование связей и моноклинное искажение структуры BaBiO3 энергетически выгодны из-за спаривания носителей заряда. Таким образом, соединение BaBiO3 образует новое квантовое состояние, которое мы определяем как локальную волну плотности пар. Учитывая большое количество сходств между висмутатными и купратными высокотемпературными сверхпроводниками, мы полагаем, что наша работа даст новый импульс пониманию природы сверхпроводимости в перовскитных ВТСП. |
|
5. A.V. Krasavin, A.V. Vagov, A.S. Vasenko, V.S. Stolyarov, A.A. Shanenko. Suppression of Superconducting Fluctuations in Multiband Superconductors as a Mechanism for Increasing the Critical Temperature (Mini-review). JETP Letters 119 233 (2024). |
|
Сочетание сильно связанных куперовских пар и слабых сверхпроводящих флуктуаций является важным условием достижения высокотемпературной сверхпроводимости. Обзор посвящен реализации этого условия в многозонных сверхпроводниках, в которых сильно связанные пары в мелкой зоне проводимости (уровень Ферми близок к краю зоны) сосуществуют с обычными, слабофлуктуирующими куперовскими парами, образующимися в глубокой зоне. Вследствие джозефсоновской связи между конденсатами в разных зонах такая система характеризуется высокой критической температурой когерентности, обусловленной наличием сильно связанных пар и подавлением сверхпроводящих флуктуаций. Это подавление не требует каких-либо специальных предпосылок и является практически полным даже при слабой джозефсоновской связи между зонами. |
|
6. Vyacheslav D. Neverov, Alexander E. Lukyanov, Andrey V. Krasavin, Alexei Vagov and Mihail D. Croitoru. The Impact of Short-Range (Gaussian) Disorder Correlations on Superconducting Characteristics. Condens. Matter 9 6 (2024). |
|
Стремление к улучшению характеристик сверхпроводящих устройств исторически было сосредоточено на минимизации беспорядка в материалах. Однако недавние исследования подвергают сомнению это общепринятое мнение, изучая уникальные характеристики неупорядоченных материалов. После этих исследований беспорядок в настоящее время рассматривается как параметр проектирования, который можно настраивать. Этот сдвиг парадигмы вызвал всплеск исследовательских усилий, демонстрирующих, что беспорядок может значительно повысить показатели сверхпроводимости. В то время как почти все предыдущие исследования были посвящены эффектам, связанным с силой беспорядка, данная статья фокусируется на влиянии корреляций ближнего беспорядка, которые имеют место в реальных материалах, например, из-за дефектов решетки. Исследование показывает, что степень таких корреляций может существенно влиять на сверхпроводящие характеристики. |
|
7. Vyacheslav D. Neverov, Alexander Kalashnikov, Alexander E. Lukyanov, Andrey V. Krasavin, Mihail D. Croitoru, and Alexei Vagov. Fully Microscopic Treatment of Magnetic Field Using Bogoliubov–De Gennes Approach. Condens. Matter 9 8 (2024). |
 В данной работе представлен алгоритм, разработанный для решения уравнений Боголюбова–де Жена теории сверхпроводимости. Отличительной особенностью этого алгоритма является его замечательная способность точно и последовательно учитывать влияние внешнего магнитного поля в рамках микроскопического подхода. Сходимость вычислительной схемы гарантируется рассмотрением уравнения Био–Савара для поля, в котором векторный потенциал присутствует с обеих сторон. Для демонстрации возможностей этого подхода мы приводим несколько ключевых примеров: решетку Абрикосова, состояния с вихревым ядром и структуру вихря в промежуточном смешанном состоянии сверхпроводника. Этот метод обещает дать ценные знания о микроскопической физике интертипной сверхпроводимости. |
|
8. Vyacheslav D. Neverov, Alexander E. Lukyanov, Andrey V. Krasavin, Alexei Vagov, Boris G. Lvov and Mihail D. Croitoru. Exploring disorder correlations in superconducting systems: spectroscopic insights and matrix element effects. Beilstein J. Nanotechnol. 15 199 (2024). |
 Понимание сложного взаимодействия между беспорядком и сверхпроводимостью стало ключевой областью исследований в физике конденсированного состояния, что имеет глубокие последствия для материаловедения. Недавние исследования показали, что пространственные корреляции потенциала беспорядка могут улучшать сверхпроводимость, что привело к переоценке некоторых теоретических моделей. В данной работе исследуется влияние корреляций беспорядка на фундаментальные свойства сверхпроводящих систем, выходя за рамки традиционного предположения о пространственно некоррелированном беспорядке. В частности, мы исследуем влияние корреляций беспорядка на ключевые спектроскопические свойства сверхпроводников, включая плотность состояний, а также на матричные элементы сверхпроводящей константы связи и их влияние на длину локализации. Наши результаты дают ценную информацию о роли корреляций беспорядка в формировании поведения сверхпроводящих материалов. |
|
9. Alexander E. Lukyanov, Ivan A. Kovalev, Vyacheslav D. Neverov, Yaroslav V. Zhumagulov, Andrey V. Krasavin, and Denis Kochan. Strength of the Hubbard potential and its modification by breathing distortion in BaBiO3. Phys. Rev. B 105, 045131 (2022). |
 Соединение BaBiO3 известно как архетипический пример трёхмерной модели Холстейна с реализацией состояния волны зарядовой плотности при половинном заполнении и сверхпроводящего состояния при легировании. Хотя изучению электрон-фононного взаимодействия в BaBiO3 посвящено множество работ, влияние электрон-электронного взаимодействия Хаббарда на электронную структуру этой системы всё ещё исследуется. В нашей работе получено аналитическое выражение для экранированного кулоновского потенциала, и, наряду с базой максимально локализованных орбиталей Ванье, рассчитанных из первых принципов, количественно оценена величина эффективного локального потенциала Хаббарда, исследующего эффекты искажения кристаллической решетки. Мы показываем, что корректный учёт электрон-электронного взаимодействия в модели Холстейна значительно снижает величину базовой электрон-фононной связи. В конечном счёте, мы обнаружили, что амплитуды отталкивательного электрон-электронного потенциала и его притягивающего аналога, опосредованного электрон-фононной связью, вполне сопоставимы. Это может открыть путь для реализации промежуточной фазы BaBiO3 в рамках модели Хольстейна-Хаббарда.
|
|
10. Yaroslav V. Zhumagulov, Vyacheslav D. Neverov, Alexander E. Lukyanov, Dmitry R. Gulevich, Andrey V. Krasavin, Alexei Vagov, and Vasili Perebeinos. Nonlinear spectroscopy of excitonic states in transition metal dichalcogenides. Phys. Rev. B 105, 115436 (2022). |
 Генерация второй гармоники (ГВГ) – хорошо известный метод нелинейной спектроскопии для исследования электронной структуры, в частности, монослоев дихалькогенидов переходных металлов (TMDC - transition metal dichalcogenide). В данной работе исследуется нелинейная динамика сильно возбуждённого монослоя TMDC путём решения уравнений временной эволюции для матрицы плотности. Показано, что присутствие экситонов качественно изменяет нелинейную динамику, приводя, в частности, к значительному усилению нелинейного сигнала в зависимости от диэлектрического окружения. Также показано, что угловая диаграмма поляризации ГВГ и её зависимость от силы возбуждения очень чувствительны к типу экситонного состояния. Эта чувствительность позволяет предположить, что спектроскопия ГВГ является удобным инструментом для анализа тонкой структуры экситонных состояний. |
|
11. Vyacheslav D. Neverov, Alexander E. Lukyanov, Andrey V. Krasavin, Alexei Vagov and Mihail D. Croitoru. Correlated disorder as a way towards robust superconductivity. Communications Physics 5 177 (2022). |
|
Широко распространено мнение, что обычные сверхпроводники нечувствительны к малым концентрациям случайных немагнитных примесей, тогда как сильный беспорядок подавляет сверхпроводимость и даже приводит к переходу сверхпроводник-изолятор. Между этими предельными случаями может существовать весьма интересный режим, когда беспорядок усиливает сверхпроводимость. До сих пор почти все теоретические исследования проводились в предположении, что беспорядок полностью независим и случаен. Однако в реальных материалах положение примесей и дефектов, как правило, коррелирует друг с другом. Данная работа показывает, что эти корреляции оказывают сильное влияние на сверхпроводимость, делая её более устойчивой и менее чувствительной к потенциалу беспорядка. Таким образом, сверхпроводящие свойства могут контролироваться не только общей плотностью примесей и дефектов, но и их пространственными корреляциями. |
Сильный беспорядок оказывает на сверхпроводящий материал два противоположных эффекта. С одной стороны, он приводит к локализации электронов и куперовских пар, что приводит к пространственной фрагментации конденсатного состояния. Он увеличивает локальную плотность одночастичных состояний, увеличивая энергию связи куперовских пар и критическую температуру возникновения конденсатного состояния. С другой стороны, он разрушает дальнюю когерентность, подавляя сверхпроводимость и снижая соответствующую критическую температуру. В данной работе показано, что если такой неупорядоченный сверхпроводник сопряжён с чистым или слабо неупорядоченным проводящим материалом, дальняя когерентность восстанавливается благодаря эффекту близости. В результате сосуществование двух подсистем сочетает преимущества высокой критической температуры неупорядоченного сверхпроводника и глобального сверхтока чистого сверхпроводника. Этот синергетический эффект устойчив и может наблюдаться в сверхпроводящих многозонных и гетероструктурах, как неупорядоченных, так и с искусственными сверхструктурами.
В отличие от сверхпроводников со слабым немагнитным беспорядком, определение сверхпроводящего состояния в сильно неупорядоченной системе зависит от используемого показателя качества. В частности, сильно неупорядоченные сверхпроводники обнаруживают существенное различие между своими локальными и глобальными сверхпроводящими свойствами. В реальных материалах распределение беспорядка не является полностью случайным, а демонстрирует пространственные корреляции. Возникает уместный вопрос о влиянии таких корреляций на сверхпроводящие характеристики как в локальном, так и в глобальном масштабах. В данной работе показано, что это различие может эффективно контролироваться корреляциями беспорядка. Они влияют на глобальные и локальные сверхпроводящие свойства качественно иным образом, так что различие между критическими температурами, определяемыми локальными и глобальными характеристиками сверхпроводимости, исчезает, когда степень корреляции превышает определённый уровень.
Фото-галерея
МИР, НАУКА и НАШИ ТЕОРЕТИКИ
456
