Laserstråler til superledning:Forskning kaster lys over uventede fysiske fænomener

En laserpuls, et særligt materiale, en ekstraordinær ejendom, der fremstår uforklarligt. Dette er hovedelementerne, der fremgår af en forskning foretaget af et internationalt team, koordineret af Michele Fabrizio og bestående af Andrea Nava og Erio Tosatti fra SISSA, Claudio Giannetti fra Università Cattolica di Brescia og Antoine Georges fra Collège de France. Resultaterne af deres undersøgelse er for nylig blevet offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik . Nøgleelementet i undersøgelsen er en forbindelse af det mest symmetriske molekyle, der findes i naturen, nemlig C60 bucky-ball, en sfærisk fullerene.

Det er velkendt, at denne forbindelse, med den kemiske formel K3C60, kan opføre sig som en superleder - det vil sige ledning uden at sprede energi - under en kritisk temperatur på 20 grader Kelvin, dvs. omkring -253 grader Celsius.

Det er for nylig blevet opdaget, at K3C60 er i stand til at omdanne til en høj temperatur superleder, når den rammes af en ekstremt kort laserpuls. Dette materiale har superledende egenskaber - omend ekstremt kort - op til en temperatur på -73 grader Celsius, næsten 100 grader over den kritiske ligevægtstemperatur. Forskningen, der netop er offentliggjort af forskerne, forklarer årsagen til denne mystiske adfærd.

K3C60 er en forbindelse, hvor rent molekylære egenskaber sameksisterer sammen med metalliske egenskaber, en egenskab, der deles af såkaldte "stærkt korrelerede" materialer. Ifølge teorien udviklet af forskerne i denne undersøgelse, laserstrålen skaber en molekylær excitation med høj energi, men for at gøre det skal den absorbere varme fra den lavenergimetalliske komponent, som dermed afkøler. Da det specifikt er den metalliske komponent involveret i ledning, dens afkøling kan føre til en superledningsfase på trods af at den ydre temperatur er højere end den kritiske temperatur.

Som forskerne forklarer:"Det er et eksempel på laserkøling, dog med en ny betjeningsmekanisme, som aldrig var blevet foreslået før nu. Det faktum, at laserpulsen forbigående kan ændre et materiales egenskaber, er en betydelig observation. Det kan tilbyde udsigt til fremstilling af elektroniske enheder, hvis egenskaber ændres ved brug af lys, som om det var en switch. Ja, den ultrahurtige kontrol af materialer med lyskilder er af stor aktuel interesse for det videnskabelige samfund og for de mulige teknologiske konsekvenser af disse applikationer. "