أظهر باحثون في معهد ماكس بلانك لهيكل وديناميات المادة (MPSD) في هامبورغ، ألمانيا، أنه يمكن دمج القدرة السابقة المظهرة على تفعيل التوصيل الفوتوضوئي باستخدام شعاع ليزر على رقاقة، مما يفتح الباب أمام تطبيقات الأجهزة البصرية-الإلكترونية.
أظهرت أيضًا أعمالهم، والتي نشرت الآن في مجلة Nature Communications، أن الاستجابة الكهربائية لـ K3C60 بعد التحفيز بالضوء غير خطية، أي أن مقاومة العينة تعتمد على التيار المطبق. وهذه ميزة رئيسية للتوصيل الفائق، وتؤكد بعض الملاحظات السابقة وتقدم معلومات جديدة وآفاقًا جديدة حول فيزياء أفلام K3C60 الرقيقة.
التلاعب البصري بالمواد لإنتاج التوصيل الفائق عند درجات حرارة عالية هو تركيز بحثي رئيسي لدى MPSD. حتى الآن، هذه الاستراتيجية قد نجحت في العديد من المواد الكمومية، بما في ذلك الكوبيرات، وk-(ET)2-X وK3C60. تم ملاحظة تعزيز التناسق الكهربائي واختفاء المقاومة في الدراسات السابقة حول الحالات المحركة بالضوء في هذه المواد.
في هذه الدراسة، استخدم باحثون من مجموعة كافاليري الطيفية الثرز غير الخطية على رقاقة لفتح مجال القياسات النقلية بالفترة البيكوثانية (البيكوثانية هي تريليون من الثانية). قاموا بربط أفلام رقيقة من K3C60 بمفاتيح تقاطع الضوء مع أمواج موجية مشتركة.
باستخدام نبضة ليزر مرئية لتشغيل المفتاح، أرسلوا نبضة تيار كهربائي قوية تدوم لمدة بيكوثانية واحدة فقط عبر المادة. بعد السفر عبر الصلب بسرعة تقريبًا نصف سرعة الضوء، وصلت النبضة الكهربائية إلى مفتاح آخر يعمل ككاشف لكشف المعلومات الهامة، مثل الخصائص الكهربائية المميزة للتوصيل الفائق.
من خلال تعريض أفلام K3C60 في الوقت نفسه للضوء في منتصف الأشعة تحت الحمراء، تمكن الباحثون من مراقبة تغيرات التيار غير الخطية في المادة المحركة بالضوء. هذه الظاهرة تعرف بسلوك التيار الحرج وتأثير مايسنر وهما سمتان رئيسيتان للموصلات الفائقة. ومع ذلك، لم يتم قياس أيا منهما حتى الآن، مما يجعل هذا العرض لسلوك التيار الحرج في المادة المحركة بالضوء أمرًا مهمًا بشكل خاص. علاوة على ذلك، اكتشف الفريق أن الحالة المحركة بالضوء لـ K3C60 تشبه حالة ما يسمى بالموصل الحبيبي الفائق، والذي يتألف من جزر موصلة ضعيفة الاتصال.
MPSD موقع فريد لإجراء مثل هذه القياسات على مقياس البيكوثانية، حيث تم تصميم وبناء النظام على الرقاقة داخل المعهد نفسه. “لقد قمنا بتطوير منصة تقنية مثالية لاستكشاف ظواهر النقل غير الخطية بعيدا عن التوازن، مثل التأثيرات الهال غير الخطية وغير العادية، والانعكاس الأندريف، وغيرها”، كما يقول الكاتب الرئيسي إرين وانج، عالم باحث في مجموعة كافاليري. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي دمج التوصيل غير التوازني في منصات الأجهزة البصرية-الإلكترونية إلى أجهزة جديدة قائمة على هذا التأثير.
أضاف أندريا كافاليري، الذي أسس المجموعة البحثية ويقودها حاليًا: “تؤكد هذه الأعمال على التطورات العلمية والتكنولوجية داخل MPSD في هامبورغ، حيث يتم تطوير طرق تجريبية جديدة باستمرار لتحقيق فهم علمي جديد. لقد عملنا على طرق النقل الكهربائي الفائق السريع لمدة تقرب من عقد من الزمان ونحن الآن في وضع يمكننا فيه دراسة العديد من الظواهر الجديدة في المواد غير التوازنية، وربما تقديم تغييرات دائمة في التكنولوجيا.”
المصدر: https://phys.org/news/2023-11-photo-induced-superconductivity-chip.html
