Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la construction et la dynamique de la matière (MPSD) à Hambourg, en Allemagne, ont montré qu’une capacité précédemment démontrée à activer la supraconductivité avec un faisceau laser peut être intégrée sur une puce, ouvrant ainsi la voie à l’opto- programs électroniques.
Leurs travaux, maintenant publiés dans Nature Communications, montrent également que la réponse électrique du K3C60 photo-excité n’est pas linéaire, c’est-à-dire que la résistance de l’échantillon dépend du courant appliqué. Il s’agit d’une caractéristique clé de la supraconductivité, qui valide certaines des observations précédentes et fournit de nouvelles informations et views sur la physique des couches minces K3C60.
La manipulation optique des matériaux pour produire de la supraconductivité à haute température est un axe de recherche clé du MPSD. Jusqu’à présent, cette stratégie s’est avérée efficace dans plusieurs matériaux quantiques, notamment les cuprates, le k-(ET)2-X et le K3C60. Une cohérence électrique améliorée et une résistance à la disparition ont été observées dans des études antérieures sur les états optiquement pilotés dans ces matériaux.
Dans cette étude, des chercheurs du groupe Cavalleri ont déployé une spectroscopie THz non linéaire sur puce pour ouvrir le domaine des mesures de transportation picoseconde (une picoseconde équivaut à un billionième de seconde). Ils ont connecté des films minces de K3C60 à des commutateurs photoconducteurs dotés de guides d’ondes coplanaires. En utilisant une impulsion laser visible pour déclencher l’interrupteur, ils ont envoyé une forte impulsion de courant électrique d’une durée d’une picoseconde seulement à travers le matériau. Après avoir traversé le solide à environ la moitié de la vitesse de la lumière, l’impulsion de courant a atteint un autre interrupteur qui a servi de détecteur pour révéler des informations importantes, telles que les signatures électriques caractéristiques de la supraconductivité.
En exposant simultanément les movies K3C60 à une lumière infrarouge moyenne, les chercheurs ont pu observer des changements de courant non linéaires dans le matériau optiquement excité. Ce comportement dit critique du courant et l’effet Meissner sont les deux caractéristiques clés des supraconducteurs. Cependant, ni l’un ni l’autre n’ont été mesurés jusqu’à présent, ce qui rend cette démonstration du comportement critique du courant dans le solide excité particulièrement significative. De additionally, l’équipe a découvert que l’état optiquement piloté du K3C60 ressemblait à celui d’un supraconducteur dit granulaire, constitué d’îlots supraconducteurs faiblement connectés.
Le MPSD est particulièrement bien placé pour effectuer de telles mesures à l’échelle de la picoseconde, la configuration sur puce ayant été conçue et construite en interne. « Nous avons développé une plateforme strategy parfaite pour sonder les phénomènes de transportation non linéaires hors de l’équilibre, comme les effets Hall non linéaires et anormaux, la réflexion d’Andreev et d’autres », explique l’auteur principal Eryin Wang, chercheur au sein du groupe Cavalleri.. De furthermore, l’intégration de la supraconductivité hors équilibre dans les plates-formes optoélectroniques pourrait conduire à de nouveaux dispositifs basés sur cet effet.
Andrea Cavalleri, qui a fondé et dirige actuellement le groupe de recherche, ajoute : « Ce travail souligne les développements scientifiques et technologiques au sein du MPSD à Hambourg, où de nouvelles méthodes expérimentales sont constamment développées pour parvenir à une nouvelle compréhension scientifique. méthodes de transportation électrique ultrarapides depuis près d’une décennie et sont désormais en mesure d’étudier de nombreux phénomènes nouveaux dans les matériaux hors équilibre, et potentiellement d’introduire des changements technologiques durables.
Les recherches à la base de ces résultats ont été menées dans les laboratoires du MPSD du Centre pour la science des lasers à électrons libres (CFEL) à Hambourg, en Allemagne.
