استراتيجية لتعزيز الموصلية الفائقة الناجمة عن الضوء لـ K₃C₆₀

الموصلية الفائقة هي قدرة بعض المواد على توصيل تيار مباشر (DC) دون أي مقاومة تقريبًا. هذه الخاصية مرغوبة للغاية وملائمة لمختلف التطبيقات التكنولوجية لأنها تزيد من كفاءة الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الطاقة المختلفة.

في السنوات الأخيرة، حاول علماء فيزياء المواد المكثفة وعلماء المواد تحديد استراتيجيات لتحسين الموصلية الفائقة لمواد معينة. وهذا يشمل المادة K₃ج₆₀يدخل الموصل الفائق العضوي إلى مرحلة تتميز بمقاومة صفرية عند تطبيق نبضات ضوئية متوسطة تحت الحمراء.

حدد الباحثون في معهد ماكس بلانك لبنية وديناميكيات المادة وجامعة بارما وجامعة أكسفورد استراتيجية لتعزيز الموصلية الفائقة المستحثة بالضوء لـ K.₃ج₆₀. تم توضيح هذه الإستراتيجية الفيزياء الطبيعيةوقد أسفرت عن نتائج واعدة للغاية حتى الآن.

قال أندريا كافاليري، أحد الباحثين الذين أجروا الدراسة، لـ Phys.org: “على مدى عقد من الزمن تقريبًا، كنا ندرس إمكانية استخدام الضوء لتعزيز الموصلية الفائقة، مما يخلق حالة توازن عند درجات حرارة أساسية أعلى من Tc”. “لقد أظهرنا أنه يعمل في بعض الكوبراتسفي أملاح تبادل الشحنات النوعية و ك₃ج₆₀“.

“في هذه الورقة، قمنا بالتحقق من الآلية الكامنة وراء K₃ج₆₀ تصل الموصلية الفائقة المستحثة بصريًا باستخدام مصدر بصري خاص إلى تردد قدره 10 تيراهيرتز، وهو أعلى من المستخدم سابقًا.

يقوم كافاليري وفريقه البحثي بالتحقيق في الموصلية الفائقة لـ K₃ج₆₀ لبضع سنوات حتى الآن. في تجاربهم السابقة، تمكنوا من تحقيق مرحلة التوصيل الفائق لهذه المادة مع طاقات فوتون مثيرة تتراوح من 80 إلى 165 ميجا فولت (20-40 هرتز).

في دراستهم الجديدة، بدأوا في استكشاف الإثارة في المادة عند طاقات منخفضة تتراوح بين 24 و80 ميلي فولت (6-20 هرتز)، باستخدام تقنية لم يكن من الممكن الوصول إليها من قبل. حقق الباحثون ذلك باستخدام مصدر تيراهيرتز، الذي يخلق نبضات ذات طول موجي قصير من خلال الجمع بين حزم الإشارات القريبة من الأشعة تحت الحمراء ذات سعتين بارامتريتين بصريتين مختلفتين.

وقال كافاليري: “لا تزال الفيزياء الأساسية غير واضحة، لكن التجربة تستهدف تحديد الاهتزازات الجزيئية التي يتم دفعها مباشرة إلى تضخيم كبير لتردد الرنين الخاص بها”. “يبدو أن الاهتزازات المدفوعة تقترن بالحالات الإلكترونية وتعزز الاقتران والتماسك مما يؤدي إلى الموصلية الفائقة. وتوضح الورقة الحالية أن هذا التأثير يعمل بشكل أفضل عند 10 تيراهيرتز، حيث يتم ملاحظة رنين جزيئي محدد.”

يلقي العمل الأخير الذي قام به كافاليري ومعاونوه بعض الضوء الجديد على الآليات المحتملة للموصلية الفائقة المستحثة بالصور في K.₃ج₆₀ وربما الموصلات الفائقة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، فهو يقدم استراتيجية لتمكين الموصلية الفائقة المستحثة بالصور من الاستمرار لفترات طويلة من الزمن، والتي يمكن أن يكون لها آثار مثيرة للاهتمام على تطوير تقنيات الكم المعتمدة على الضوء.

وأضاف كافاليري: “لقد أدركنا حالة طويلة الأمد من الموصلية الفائقة تبلغ 10 نانوثانية في درجة حرارة الغرفة”. “من حيث المبدأ، يمكن استخدام هذا في الأجهزة الكمومية المستقبلية التي تعمل بالضوء. نريد دراسة خصائص هذه الحالة العابرة، وخاصة الخصائص المغناطيسية، ومحاولة مقارنة خصائص الطور المستحث ضوئيًا مع التوازن. ”