Eine Strategie zur Verbesserung der lichtabhängigen Supraleitung von K₃C₆₀

Unter Supraleitung versteht man die Fähigkeit mancher Materialien, elektrischen Gleichstrom nahezu widerstandslos zu leiten. Diese Eigenschaft ist sehr gefragt und eignet sich für verschiedene technologische Anwendungen, da sie die Leistung verschiedener elektronischer und elektrischer Geräte verbessern kann.

In den letzten Jahren haben Physiker und Materialwissenschaftler der kondensierten Materie versucht, Strategien zur Verbesserung der Supraleitung bestimmter Materialien zu finden. Dazu gehört auch Artikel K₃C₆₀Es wurde festgestellt, dass , ein organischer Supraleiter, in eine Phase übergeht, die durch einen Nullwiderstand gekennzeichnet ist, wenn Lichtimpulse im mittleren Infrarotbereich darauf angewendet werden.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie, der University of Parma Studies und der University of Oxford haben eine Strategie zur Verbesserung der lichtinduzierten Supraleitung von K identifiziert.₃C₆₀. Diese Strategie, beschrieben in NaturphysikDie bisherigen Ergebnisse sind sehr vielversprechend und steigern die Lichtempfindlichkeit dieses supraleitenden Materials um zwei Größenordnungen.

„Wir erforschen seit fast einem Jahrzehnt die Möglichkeit, Licht zur Verbesserung der Supraleitung zu nutzen, ausgehend von einem Gleichgewichtszustand bei einer Kerntemperatur über Tc“, sagte Andrea Cavalieri, einer der Forscher, die die Studie durchgeführt haben, gegenüber Phys.org. „Wir haben gezeigt, dass das funktioniert Bei manchen KobrasIn Salze transportieren eine bestimmte Ladung Und in K₃C₆₀„.

„In dieser Arbeit haben wir den Mechanismus hinter dem K-Gen entdeckt₃C₆₀ „Optisch induzierte Supraleitung mithilfe einer speziellen optischen Quelle, die mit einer Frequenz von bis zu 10 Hz besser abstimmbar ist als die bisher verwendete.“

Cavalieri und sein Forschungsteam erforschten die K-Supraleitung₃C₆₀ Schon seit ein paar Jahren. In ihren bisherigen Experimenten gelang es ihnen, die supraleitende Phase dieses Materials mit Anregungsphotonenenergien zwischen 80 und 165 MeV (20–40 Hz) zu erreichen.

In ihrer neuen Studie wollten sie die Anregung in Materie bei niedrigen Energien zwischen 24 und 80 MeV (6-20 Hz) erforschen und verwendeten dabei eine Strategie, die bisher nicht zugänglich war. Dies erreichten die Forscher mit einer Terahertz-Quelle, die schmalbandige Impulse erzeugt, indem sie Nahinfrarot-Signalstrahlen mit zwei unterschiedlichen phasenstarren optischen parametrischen Amplituden kombiniert.

„Die grundlegende Physik ist noch nicht klar, aber das Experiment zielt auf ausgewählte molekulare Schwingungen ab, die bei ihrer Resonanzfrequenz direkt in eine große Verstärkung gebracht werden“, sagte Cavalieri. „Die angetriebenen Schwingungen scheinen elektronische Zustände zu koppeln und die Kopplung und Kohäsion zu fördern, die zur Supraleitung führt. Die aktuelle Arbeit zeigt, dass dieser Effekt besonders gut bei 10 Terahertz funktioniert, wo eine spezifische molekulare Schwingung auftritt.“

Aktuelle Arbeiten von Cavalieri und seinen Mitarbeitern werfen ein neues Licht auf die möglichen Mechanismen, die der photoinduzierten Supraleitung in K zugrunde liegen₃C₆₀ Und vielleicht andere Supraleiter. Darüber hinaus wird eine Strategie vorgestellt, die dazu beitragen könnte, die photoinduzierte Supraleitung über längere Zeiträume auszudehnen, was interessante Auswirkungen auf die Entwicklung lichtbasierter Quantentechnologien haben könnte.

„Wir haben einen Zustand langanhaltender Supraleitung von 10 Nanosekunden bei Raumtemperatur erreicht“, fügte Cavalieri hinzu. „Im Prinzip könnte dies in zukünftigen lichtbetriebenen Quantengeräten verwendet werden. Wir wollen die Eigenschaften dieses Übergangszustands untersuchen, insbesondere die magnetischen Eigenschaften, und werden versuchen, die Eigenschaften der photoinduzierten Phase mit den Gleichgewichtseigenschaften zu vergleichen. SC.“