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(noticias nanowerk) Investigadores del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD) en Hamburgo han demostrado que una capacidad previamente demostrada para activar la superconductividad con un rayo láser se puede integrar en un chip, allanando el camino para aplicaciones optoelectrónicas.
Su trabajo, ahora publicado en comunicación de la naturaleza (“Transporte no lineal superconductor en K de alta temperatura impulsado ópticamente3C60«), también muestra que la respuesta eléctrica del K fotoexcitado3C60 es no lineal, es decir, la resistencia de la muestra depende de la corriente aplicada. Esta es una característica clave de la superconductividad, confirma algunas de las observaciones anteriores y proporciona nueva información y perspectivas sobre la física de K.3C60 Peliculas delgadas.
![Configuración de medición en la que los rayos visibles y del infrarrojo medio se enfocan en el dispositivo optoelectrónico. Recuadro: Imagen del dispositivo en el que se disparan, transportan y detectan pulsos de corriente de picosegundos.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id64040_1.jpg)
La manipulación óptica de materiales para generar superconductividad a altas temperaturas es un foco de investigación central del MPSD. Hasta ahora, esta estrategia ha demostrado ser exitosa en varios materiales cuánticos, incluidos los cupratos, k-(ET)2-X y K3C60. En estudios previos de los estados controlados ópticamente en estos materiales, se observó una mayor coherencia eléctrica y una resistencia a la desaparición.
En este estudio, los investigadores del grupo Cavalleri utilizaron espectroscopia THz no lineal en un chip para ampliar el rango de mediciones de transporte de picosegundos (un picosegundo es una billonésima de segundo). Conectaron películas K delgadas3C60 hasta interruptores fotoconductores con guías de ondas coplanares. Utilizando un pulso láser visible para activar el interruptor, enviaron un potente pulso de corriente eléctrica que duró sólo un picosegundo a través del material. Después de que el pulso de corriente viajó a través del sólido a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz, llegó a otro interruptor que sirvió como detector y reveló información importante, como las firmas eléctricas características de la superconductividad.
Al exponer simultáneamente el K3C60 Utilizando películas y luz infrarroja media, los investigadores pudieron observar cambios de corriente no lineales en el material ópticamente excitado. El llamado comportamiento crítico de la corriente y el efecto Meissner son las dos características principales de los superconductores. Sin embargo, ninguno de ellos ha sido medido hasta el momento, lo que hace que esta demostración del comportamiento crítico de la corriente en el estado sólido excitado sea particularmente importante. Además, el equipo descubrió que el estado controlado ópticamente de K3C60 Se parecía al llamado superconductor granular, que consta de islas superconductoras débilmente conectadas.
El MPSD está en una posición única para realizar mediciones de picosegundos porque la estructura del chip fue diseñada y construida internamente. «Hemos desarrollado una plataforma técnica que es perfecta para estudiar fenómenos de transporte no lineales fuera del equilibrio, como los efectos Hall no lineales y anómalos, la reflexión de Andreev y otros», dice el autor principal Eryin Wang, investigador asociado en Cavalleri. grupo. Además, la integración de la superconductividad en desequilibrio en plataformas optoelectrónicas podría dar lugar a nuevos dispositivos basados en este efecto.
Andrea Cavalleri, quien fundó y actualmente dirige el grupo de investigación, añade: «Este trabajo destaca los avances científicos y tecnológicos dentro del MPSD en Hamburgo, donde constantemente se desarrollan nuevos métodos experimentales para lograr nuevos conocimientos científicos». una década de métodos de transporte eléctrico ultrarrápidos y ahora podemos explorar tantos fenómenos nuevos en materiales que no están en equilibrio y potencialmente provocar cambios duraderos en la tecnología”.
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