长期的超导!激光的短闪光,具有持续影响

K3C60中高温的超导性

红外激光脉冲在高温下诱导K3C60的超导性。经过长时间的激发后,这种光诱导态在许多纳秒内成为亚稳态。资料来源:Jörg Harms / MPSD

超导 - 材料在不损失的情况下传递电流的能力 - 是一种量子效应,尽管研究了多年的研究,但仍然限于非常低的温度。现在,MPSD的一个科学家团队通过将其曝光为强烈的激光脉冲的脉冲,成功地创造了在分子固体中的电阻的亚稳态。这一效果已经在2016年才能展示,只有很短的时间,但在一项新的研究中,本文的作者已经显示出了更长的寿命,比以前更长的时间近10,000倍。光诱导超导性的长寿保持了集成电子产品中的应用。Budden等人的研究。已在自然物理中发表。

超导是现代物理学最令人迷人和最神秘的现象之一。它描述了当它们低于临界温度时,在某些材料中突然损失某些材料。然而,需要这种冷却的需求仍然限制了这些材料的技术可用性。

近年来,Andrea Cavalleri在MPSD的研究已经揭示了红外线的强烈脉冲是一种可行的工具,以在没有光刺激的情况下在多样化的温度下诱导各种不同材料中的超导性能。然而,这些异国情调的国家迄今为止只持续了几种皮秒(千分之二),从而限制了将它们研究到超快光学的实验方法。

本周报道了一项开创性的进展。卡瓦莱里小组的研究人员现在已经设法将有机超导体K的光诱导超导状态的寿命延长了四个数量级以上3.C60,这是基于富勒烯('足球'分子由60个碳原子形成)。“我们已经发现了一个长期存在的抗性,在研究中的超导电性集合高度高的温度下的抗性恒定的抗性状态,”在研究时的博士生博士生,Lig Author Matthias Budden说。

“这一成功的关键成分是我们开发一种新型的激光源,可以产生高强度,中红外光脉冲,可调持续时间从大约一个白秒到一个纳秒,”共同作者托马斯·雷伯特。新的激光型基于高功率气体激光器的同步,具有相对较长的纳秒脉冲到超级固态激光脉冲的超精确节律。

当这种长而强的红外光脉冲击中材料时,它们会引起分子振动、晶格扭曲,甚至电子构型的改变。考虑到这些过程的复杂性,人们提出了几种截然不同的理论来描述光增强超导物理学也就不足为奇了。令人惊讶的是,作者在他们的新工作中发现,在光激发后超导性持续了几十纳秒。这些超导体状态显著延长了寿命,使研究小组能够系统地研究材料的电阻。虽然是对K中光诱导超导性的微观描述3.C60这些结果仍然缺失,这些结果代表了当前理论的新基准。

“最重要的是,”Matthias Budden的总结“,我们的工作铺平了对照相凸起的Meissner效应的实验的方式,并激发了基于最先进的高速电子的集成装置中超导电路的应用。“这些应用包括极其敏感的磁场传感器,高性能量子计算和无损电力传输。更普遍地说,由于将较长的中红外激发脉冲与电子和磁性能的直接测量相结合的新方法,MPSD团队的目标是提高对复杂材料中许多有趣现象的控制和理解。

参考:“K的亚稳态光诱导超导性的证据”3.C60“由M. Budden,T.Gebert,M.Buzzi,G.Jotzu,E. Wang,T. Matsuyama,G.Meier,Y. Laplace,D.Pontiroli,M.Riccò,F.Schlawin,D. Zhlawin,D. Jaksch和D. Jaksch和D. Jaksch和D. Jaksch和D. Jaksch和D. Schlawin,D. Jaksch和D. Jaksch和D. Schlawin,D. Jaksch和D. Jaksch及A.Cavalleri,2021年2月4日,自然物理
DOI: 10.1038 / s41567 - 020 - 01148 - 1

这项研究获得了欧洲研究理事会(ERC)协同拨款“量子材料控制前沿”(Q-MAC)和德国科学与技术研究所(DFG)通过卓越集群‘汉堡超快成像中心’的资助。这些实验是在自由电子激光科学中心(CFEL)的实验室里进行的谜底,最大普朗克社会和汉堡大学。该研究与与科学家密切合作进行牛津大学(英国),帕尔马大学(IT)和Elettra同步rotron设施,里雅斯特(它)。

1条评论在“长时间的超导性!激光的短闪光随着持续影响”

  1. 克莱德·斯宾塞|4月11日,2021年上午8:15|回复

    “......无损动力传输”

    考虑用超导体输电的全部意义在于防止电能转化为热能,从而节约电能。如果这只能通过沿着输电线输送能量来实现,那么这是一种权衡。也就是说,激光系统的能量替代了可能因电阻加热而损失的能量。所以,不管一个人走正道还是不正道,似乎都通向同一个地方。

    这是一个有趣的实验,但距离实际应用如无损电力传输还有很长的路要走。

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