Una estrategia para mejorar la superconductividad dependiente de la luz de K₃C₆₀

La superconductividad es la capacidad de algunos materiales para conducir corriente eléctrica continua (CC) casi sin resistencia. Esta propiedad es muy buscada y adecuada para diversas aplicaciones tecnológicas, ya que puede mejorar el rendimiento de diversos dispositivos electrónicos y de energía.

En los últimos años, los físicos de la materia condensada y los científicos de materiales han intentado identificar estrategias para mejorar la superconductividad de ciertos materiales. Esto incluye el artículo K.₃C₆₀un superconductor orgánico, entra en una fase caracterizada por una resistencia cero cuando se le aplican pulsos de luz infrarroja media.

Investigadores del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia, la Universidad de Estudios de Parma y la Universidad de Oxford han identificado una estrategia para mejorar la superconductividad inducida por la luz de K.₃C₆₀. Esta estrategia, descrita en Física de la naturalezaHasta el momento, los resultados son muy prometedores, aumentando en dos órdenes de magnitud la fotosensibilidad de este material superconductor.

«Hemos estado explorando durante casi una década la posibilidad de utilizar la luz para mejorar la superconductividad a partir de un estado de equilibrio a una temperatura central superior a Tc», dijo a Phys.org Andrea Cavalieri, uno de los investigadores que realizó el estudio. “Hemos demostrado que esto funciona en algunas cobrasen Las sales transportan una determinada carga. y en k₃C₆₀«.

“En este artículo, descubrimos el mecanismo detrás del gen K.₃C₆₀ «Superconductividad inducida ópticamente utilizando una fuente óptica especial que es más sintonizable que la utilizada anteriormente, con una frecuencia de hasta 10 Hz».

Cavalieri y su equipo de investigación estaban explorando la superconductividad K₃C₆₀ Desde hace unos años. En sus experimentos anteriores, lograron alcanzar la fase superconductora de este material con energías de excitación de fotones entre 80 y 165 MeV (20-40 Hz).

En su nuevo estudio, se propusieron explorar la excitación en la materia a bajas energías entre 24 y 80 MeV (6-20 Hz), utilizando una estrategia que antes era inaccesible. Los investigadores lograron esto utilizando una fuente de terahercios que genera pulsos de ancho de banda estrecho combinando haces de señales de infrarrojo cercano de dos amplitudes paramétricas ópticas de fase bloqueada diferentes.

«La física fundamental aún no está clara, pero el experimento se centra en vibraciones moleculares seleccionadas que son impulsadas directamente hacia una gran amplificación en su frecuencia de resonancia», dijo Cavalieri. «Las vibraciones impulsadas parecen acoplar estados electrónicos y promover el acoplamiento y la cohesión que conduce a la superconductividad. El artículo actual muestra que este efecto funciona particularmente bien a 10 terahercios, donde se encuentra una vibración molecular específica».

El trabajo reciente de Cavalieri y sus colaboradores arroja nueva luz sobre los mecanismos potenciales que sustentan la superconductividad fotoinducida en K₃C₆₀ Y quizás otros superconductores. Además, presenta una estrategia que podría ayudar a extender la superconductividad fotoinducida durante períodos de tiempo más largos, lo que podría tener implicaciones interesantes para el desarrollo de tecnologías cuánticas basadas en la luz.

«Obtuvimos un estado de superconductividad duradera de 10 nanosegundos a temperatura ambiente», añadió Cavalieri. «En principio, esto podría utilizarse en futuros dispositivos cuánticos alimentados por luz. Queremos estudiar las propiedades de este estado transitorio, especialmente las propiedades magnéticas, e intentaremos comparar las propiedades de la fase fotoinducida con las propiedades de equilibrio SC».