Una estrategia para mejorar la superconductividad impulsada por luz de K₃C₆₀.
15 de octubre de 2023 característica
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por Ingrid Fadelli , Phys.org
La superconductividad es la capacidad de algunos materiales para conducir una corriente eléctrica directa (DC) con casi ninguna resistencia. Esta propiedad es muy buscada y favorable para varias aplicaciones tecnológicas, ya que podría mejorar el rendimiento de diferentes dispositivos electrónicos y de energía.
En los últimos años, los físicos de la materia condensada y los científicos de materiales han estado tratando de identificar estrategias para mejorar la superconductividad de materiales específicos. Esto incluye el material K3C60, un superconductor orgánico que se descubrió que ingresa a una fase caracterizada por una resistencia cero cuando se aplican pulsos ópticos de infrarrojo medio a él.
Investigadores del Instituto Max Planck para la Estructura y la Dinámica de la Materia, la Università degli Studi di Parma y la Universidad de Oxford han identificado ahora una estrategia para mejorar la superconductividad inducida por luz de K3C60. Esta estrategia, descrita en Nature Physics, hasta ahora ha dado resultados muy prometedores, aumentando la fotosusceptibilidad de este material superconductor en dos órdenes de magnitud.
'Hemos estado explorando durante aproximadamente una década la posibilidad de usar la luz para mejorar la superconductividad a partir de un estado de equilibrio a una temperatura base por encima de Tc', Andrea Cavalleri, uno de los investigadores que realizó el estudio, le dijo a Phys.org. 'Hemos demostrado que esto funciona en algunos cupratos, en ciertas sales de transferencia de carga y en K3C60'.
'En este artículo, hemos explorado el mecanismo subyacente de la superconductividad inducida ópticamente en K3C60 utilizando una fuente óptica especial que es mucho más ajustable que la utilizada anteriormente, alcanzando una frecuencia de 10 THz'.
Cavalleri y su equipo de investigación han estado explorando la superconductividad de K3C60 durante algunos años. En sus experimentos anteriores, pudieron lograr la fase superconductora de este material con energías de fotones de excitación que oscilan entre 80 y 165 meV (20-40 THz).
En su nuevo estudio, se propusieron explorar la excitación en el material a energías más bajas entre 24 y 80 meV (6-20 THz), utilizando una estrategia que antes les resultaba inaccesible. Los investigadores lograron esto utilizando una fuente de terahercios que genera pulsos de ancho de banda estrecho al combinar las señales de los haces de señal de infrarrojo cercano de dos amplitudes paramétricas ópticas distintas con fase bloqueada.
'La física subyacente aún no está clara, pero el experimento apunta a vibraciones moleculares seleccionadas que se conducen directamente a grandes amplificaciones en su frecuencia de resonancia', dijo Cavalleri. 'Las vibraciones excitadas parecen acoplarse con los estados electrónicos y mejorar el apareamiento y la coherencia que dan lugar a la superconductividad. El presente artículo muestra que este efecto funciona especialmente bien a 10 THz, donde se encuentra una cierta vibración molecular'.
El trabajo reciente realizado por Cavalleri y sus colaboradores arroja nueva luz sobre los posibles mecanismos que sustentan la superconductividad inducida por foto en K3C60 y potencialmente en otros superconductores. Además, introduce una estrategia que podría ayudar a prolongar la superconductividad inducida por foto durante períodos más largos, lo que podría tener implicaciones interesantes para el desarrollo de tecnologías cuánticas impulsadas por la luz.
'Hemos logrado un estado superconductor de larga duración de 10 ns a temperatura ambiente', agregó Cavalleri. 'En principio, esto podría usarse para futuros dispositivos cuánticos alimentados por luz. Queremos estudiar las propiedades de este estado transitorio, especialmente las propiedades magnéticas, y vamos a intentar comparar las propiedades de la fase inducida por foto con las del SC en equilibrio'.
Información del diario: Nature Physics
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