Прорыв в оптоэлектронике: Лазерно-индуцированная сверхпроводимость, интегрированная в чип

Ученые из Института Макса Планка по изучению структуры и динамики материи (MPSD) в Гамбурге (Германия) совершили значительный прорыв в области оптоэлектроники, интегрировав лазерно-индуцированную сверхпроводимость в чип. Это новаторское исследование открывает новые возможности для разработки оптоэлектронных приложений.

Исследование, опубликованное в научном журнале Nature Communications, демонстрирует, что способность индуцировать сверхпроводимость с помощью лазерного луча может быть успешно интегрирована в чип. Это достижение является значительным шагом вперед в области оптоэлектроники, которая специализируется на манипулировании материалами с помощью света для получения сверхпроводимости при высоких температурах.

Один из ключевых результатов исследования заключается в том, что электрический отклик фотовозбужденного K3C60 - типа материала, известного как фуллерен, - не является линейным. Это означает, что сопротивление образца зависит от приложенного тока, что является характерной особенностью сверхпроводимости. Это открытие подтверждает предыдущие наблюдения и позволяет по-новому взглянуть на физику тонких пленок K3C60.

Для проведения экспериментов исследователи использовали нелинейную ТГц-спектроскопию на кристалле. Тонкие пленки K3C60 были соединены с фотопроводящими переключателями с помощью копланарных волноводов, а для запуска переключателя использовался видимый лазерный импульс. При этом генерировался мощный импульс электрического тока, который проходил через материал со скоростью, равной почти половине скорости света. Затем импульс тока был зафиксирован другим переключателем, что позволило получить важную информацию о сверхпроводящих свойствах материала.

Одновременно облучая пленки K3C60 светом среднего инфракрасного диапазона, исследователи смогли наблюдать нелинейные изменения тока в оптически возбуждаемом материале. Это наблюдение поведения критического тока, наряду с эффектом Мейсснера, который является еще одним ключевым свойством сверхпроводников, имеет особое значение. Эти два явления ранее не измерялись, что делает данное открытие революционным.

Было обнаружено, что оптически управляемое состояние K3C60 напоминает состояние гранулированного сверхпроводника, состоящего из слабосвязанных сверхпроводящих островков. Это открытие дает ценные сведения о поведении сверхпроводящих материалов и открывает новые возможности для будущих исследований и применений.

Этот прорыв в оптоэлектронике способен произвести революцию в различных областях, включая вычислительную технику, телекоммуникации и хранение энергии. Интеграция лазерно-индуцированной сверхпроводимости в чип еще на один шаг приближает нас к созданию более быстрых и эффективных электронных устройств".

Вот что говорит профессор Андреа Кавальери, руководитель исследовательской группы из MPSD: "Наша работа демонстрирует потенциал сочетания сверхбыстрых лазерных технологий со спектроскопией на кристалле для изучения новых материалов. Такой подход может проложить путь к будущим прорывам в оптоэлектронных технологиях".