Uma estratégia para melhorar a supercondutividade dependente da luz de K₃C₆₀

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Supercondutividade estável foto-induzida em K3C60 gerada com intensos pulsos de excitação de 170 MeV. crédito: Física da natureza (2023). doi: 10.1038/s41567-023-02235-9

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Supercondutividade estável foto-induzida em K3C60 gerada com intensos pulsos de excitação de 170 MeV. crédito: Física da natureza (2023). doi: 10.1038/s41567-023-02235-9

Supercondutividade é a capacidade de alguns materiais de conduzir corrente elétrica contínua (CC) quase sem resistência. Esta propriedade é muito procurada e adequada para diversas aplicações tecnológicas, pois pode melhorar o desempenho de diversos dispositivos eletrônicos e de potência.

Nos últimos anos, físicos da matéria condensada e cientistas de materiais tentaram identificar estratégias para aumentar a supercondutividade de certos materiais. Isso inclui o Artigo K3C60um supercondutor orgânico, entrou em uma fase caracterizada por resistência zero quando pulsos de luz infravermelha média são aplicados a ele.

Pesquisadores do Instituto Max Planck para a Estrutura e Dinâmica da Matéria, da Universidade de Estudos de Parma e da Universidade de Oxford identificaram uma estratégia para aumentar a supercondutividade induzida pela luz de K.3C60. Esta estratégia, descrita em Física da naturezaAté agora, os resultados são muito promissores, aumentando a fotossensibilidade deste material supercondutor em duas ordens de grandeza.

“Há quase uma década que exploramos a possibilidade de usar a luz para aumentar a supercondutividade a partir de um estado de equilíbrio a uma temperatura central acima de Tc”, disse Andrea Cavalieri, um dos investigadores que conduziu o estudo, ao Phys.org. “Mostramos que isso funciona Em algumas cobrasem Os sais transportam uma certa carga E em K3C60“.

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“Neste artigo, descobrimos o mecanismo por trás do gene K3C60 “Supercondutividade induzida opticamente usando uma fonte óptica especial mais sintonizável do que a usada anteriormente, com frequência de até 10 Hz.”


Estrutura cristalina e diagrama de fases de K3C60. crédito: Física da natureza(2023). doi: 10.1038/s41567-023-02235-9

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Estrutura cristalina e diagrama de fases de K3C60. crédito: Física da natureza(2023). doi: 10.1038/s41567-023-02235-9

Cavalieri e sua equipe de pesquisa estavam explorando a supercondutividade K3C60 Já há alguns anos. Em seus experimentos anteriores, eles conseguiram atingir a fase supercondutora deste material com energias de fótons de excitação entre 80 e 165 MeV (20–40 Hz).

Em seu novo estudo, eles se propuseram a explorar a excitação na matéria em baixas energias entre 24 e 80 MeV (6-20 Hz), usando uma estratégia que antes era inacessível. Os pesquisadores conseguiram isso usando uma fonte terahertz que gera pulsos de largura de banda estreita combinando feixes de sinal no infravermelho próximo de duas amplitudes paramétricas ópticas diferentes com fase bloqueada.

“A física fundamental ainda não está clara, mas o experimento tem como alvo vibrações moleculares selecionadas que são direcionadas diretamente para uma grande amplificação em sua frequência de ressonância”, disse Cavalieri. “As vibrações acionadas parecem acoplar estados eletrônicos e promover acoplamento e coesão que levam à supercondutividade. O artigo atual mostra que esse efeito funciona particularmente bem em 10 terahertz, onde é encontrada uma vibração molecular específica.”

O trabalho recente de Cavalieri e seus colaboradores lança uma nova luz sobre os mecanismos potenciais que sustentam a supercondutividade foto-induzida em K3C60 E talvez outros supercondutores. Além disso, apresenta uma estratégia que poderia ajudar a estender a supercondutividade fotoinduzida por longos períodos de tempo, o que poderia ter implicações interessantes para o desenvolvimento de tecnologias quânticas baseadas em luz.

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“Percebemos um estado de supercondutividade duradoura de 10 nanossegundos à temperatura ambiente”, acrescentou Cavalieri. “Em princípio, isso poderia ser usado em futuros dispositivos quânticos movidos a luz. Queremos estudar as propriedades desse estado transitório, principalmente as propriedades magnéticas, e tentaremos comparar as propriedades da fase fotoinduzida com as propriedades de equilíbrio.

Mais Informações:
E. Rowe et al., Aprimoramento de ressonância da supercondutividade foto-induzida em K3C60, Física da natureza (2023). doi: 10.1038/s41567-023-02235-9.

Informações da revista:
Física da natureza


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