Терагерцовый лазер индуцирует сверхпроводящую фазу при комнатной температуре в фуллереновом соединении

Органический материал в метастабильной фазе при возбуждении лазерным светом ведет себя немного как сверхпроводник при комнатной температуре. Хотя это поведение исчезает почти так же быстро, как вызывающий его лазерный импульс, команда, стоящая за открытием, утверждает, что при правильном источнике света можно будет постоянно поддерживать материал в сверхпроводящем состоянии.

Ученым уже давно известно, что воздействие света на терагерцовых и средних инфракрасных частотах на некоторые материалы — хороший способ манипулировать их свойствами. В некоторых случаях этот метод может быть использован даже для создания неравновесных материальных фаз, не имеющих аналога в обычных условиях.

«Наша группа изучала, как использовать когерентные световые поля для усиления или иного усиления сверхпроводимости – состояния, которое обычно получается в результате спонтанного образования электронной когерентности (спаривания электронных пар)», – объясняет Андреа Каваллери, физик из Институт Макса Планка по структуре и динамике материи (MPSD) в Гамбурге, Германия, который руководил исследовательской деятельностью. «Раньше мы обнаружили, что в ряде материалов (купратах [оксидах меди] и некоторых органических материалах, таких как K₃C₆₀), этот эффект кажется возможным».

В новой работе, которая описана в Физика природыКаваллери и его коллеги показали, что фотовозбуждение материала источником света, настроенным на частоту 10 ТГц, гораздо более эффективно для достижения эффекта в K₃C₆₀ чем предыдущие методы. Действительно, исследователи обнаружили, что они могут генерировать то же сверхпроводящее состояние, что и в более ранних исследованиях, с в 100 раз меньшей плотностью энергии лазера. Это неравновесное сверхпроводящее состояние длится наносекунды и появляется при комнатной температуре, что делает открытие «особенно важным», говорит Каваллери.

Новый оптический источник

Частоты в диапазоне нескольких терагерц особенно сложно создавать для ультракороткоимпульсных лазеров, и последний результат стал возможен благодаря разработке нового оптического источника. Этот источник основан на чирпированных импульсах, и исследователи MPSD изготовили его, используя комбинацию методов. В последующей работе, опубликованной в Природа связиОни также показали, что могут интегрировать источник в чип, что, по их словам, может привести к более широкому спектру оптоэлектронных приложений.

По мнению исследователей, источник света с более высокой частотой повторения, то есть с более короткой длительностью между последовательными лазерными импульсами, может позволить метастабильному сверхпроводящему состоянию сохраняться дольше. «Если бы мы могли подавать каждый новый импульс до того, как образец вернется в свое несверхпроводящее равновесное состояние, возможно, было бы возможно постоянно поддерживать сверхпроводящее состояние», — объясняет член команды Эдвард Роу.

Каваллери настроен еще более оптимистично. «Мы приближаемся к режиму, который недалеко от того, в котором вы могли бы себе представить управление сверхпроводниками с помощью источников непрерывного излучения для достижения устойчивой работы при комнатной температуре», — говорит он. Мир физики. «Мы могли бы представить себе возможность достижения этого эффекта в устойчивом состоянии, потребляя всего несколько ватт мощности». Он добавляет, что основным узким местом является нехватка источников непрерывного света, доступных на частоте 10 ТГц.

Терагерцовое излучение управляет компактным дифрактометром сверхбыстрых электронов

Команда MPSD теперь планирует охарактеризовать метастабильное сверхпроводящее состояние с тем же уровнем точности, который возможен при равновесии, с целью лучшего понимания микроскопических механизмов, лежащих в основе фотоиндуцированной сверхпроводимости. Помимо других величин, они надеются измерить магнитные и электрические свойства состояния, атомную структуру и, возможно, квантовые явления, такие как туннелирование электронов, эффекты близости и другие связанные явления. «Также будет интересно подумать о новых потенциальных применениях такой системы в квантовой оптоэлектронике», — говорит Каваллери.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/terahertz-laser-induces-room-temperature-superconducting-phase-in-a-fullerene-compound/