استراتيجية لتعزيز الموصلية الفائقة الناجمة عن الضوء لـ K₃C₆₀

الموصلية الفائقة هي قدرة بعض المواد على توصيل تيار كهربائي مباشر (DC) دون أي مقاومة تقريبًا. هذه الخاصية مطلوبة للغاية وملائمة لمختلف التطبيقات التكنولوجية، حيث يمكنها زيادة أداء الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الطاقة المختلفة.

في السنوات الأخيرة، حاول علماء فيزياء المادة المكثفة وعلماء المواد تحديد استراتيجيات لتحسين الموصلية الفائقة لمواد معينة. وهذا يشمل المادة K₃ضد₆₀موصل فائق عضوي يدخل مرحلة تتميز بمقاومة صفرية عند تطبيق نبضات ضوئية تحت الحمراء المتوسطة عليه.

حدد باحثون من معهد ماكس بلانك لبنية وديناميكيات المادة وجامعة بارما وجامعة أكسفورد استراتيجية لتحسين الموصلية الفائقة الناجمة عن الضوء لـ K.₃ضد₆₀. هذه الاستراتيجية، الموصوفة في الفيزياء الطبيعيةلقد أعطى نتائج واعدة للغاية حتى الآن، مما أدى إلى زيادة قابلية هذه المادة فائقة التوصيل للضوء بمقدار أمرين من حيث الحجم.

وقال أندريا كافاليري، أحد الباحثين الذين قادوا الدراسة في موقع Phys.org: “لقد كنا نستكشف منذ حوالي عقد من الزمن إمكانية استخدام الضوء لتعزيز الموصلية الفائقة من حالة مستقرة عند درجة حرارة أساسية أعلى من Tc”. “لقد أظهرنا أنه يعمل في بعض الكوبراتسفي أملاح نقل شحنة معينة وفي ك₃ضد₆₀“.

“في هذه الورقة، اكتشفنا الآلية الكامنة وراء K₃ضد₆₀ الموصلية الفائقة المستحثة بصريًا باستخدام مصدر بصري خاص أكثر قابلية للضبط بكثير من المستخدم سابقًا، حيث يصل إلى تردد 10 تيراهيرتز.

اكتشف كافاليري وفريقه البحثي الموصلية الفائقة لـ K₃ضد₆₀ لبضع سنوات حتى الآن. في تجاربهم السابقة، تمكنوا من تحقيق مرحلة التوصيل الفائق لهذه المادة مع طاقات فوتون مثيرة تتراوح بين 80 و165 ميغا فولت (20 إلى 40 هرتز).

في دراستهم الجديدة، شرعوا في استكشاف الإثارة في المادة عند الطاقات المنخفضة بين 24 و80 ميلي فولت (6 إلى 20 تيراهيرتز)، باستخدام استراتيجية لم يكن من الممكن الوصول إليها من قبل. حقق الباحثون ذلك باستخدام مصدر تيراهيرتز الذي يولد نبضات ذات نطاق ترددي ضيق من خلال الجمع بين حزم الإشارة القريبة من الأشعة تحت الحمراء ذات سعتين مختلفتين من المعلمات البصرية المقفلة الطور.

وقال كافاليري: “إن الفيزياء الأساسية ليست واضحة بعد، لكن التجربة تستهدف اهتزازات جزيئية مختارة يتم تضخيمها مباشرة عند تردد الرنين الخاص بها”. “يبدو أن الاهتزازات المدفوعة ترتبط بالحالات الإلكترونية وتعزز المطابقة والتماسك الذي يؤدي إلى الموصلية الفائقة. وتبين الورقة الحالية أن هذا التأثير يعمل بشكل جيد بشكل خاص عند 10 تيراهيرتز، حيث يتم العثور على بعض الاهتزازات الجزيئية.”

يلقي العمل الأخير الذي قام به كافاليري وزملاؤه ضوءًا جديدًا على الآليات المحتملة الكامنة وراء الموصلية الفائقة المستحثة بالصور في K.₃ضد₆₀ وربما الموصلات الفائقة الأخرى. علاوة على ذلك، فهو يقدم استراتيجية يمكن أن تساعد في تمديد الموصلية الفائقة المستحثة بالصور على مدى فترات أطول، والتي يمكن أن يكون لها آثار مثيرة للاهتمام على تطوير تقنيات الكم القائمة على الضوء.

وأضاف كافاليري: “لقد حققنا حالة من الموصلية الفائقة بعمر يصل إلى 10 نانو ثانية في درجة حرارة الغرفة”. “من حيث المبدأ، يمكن استخدام هذا في الأجهزة الكمومية المستقبلية التي تعمل بالطاقة الضوئية. نريد دراسة خصائص هذه الحالة العابرة، بما في ذلك الخصائص المغناطيسية وسنحاول مقارنة خصائص الطور المستحث ضوئيًا بخصائص” Balance.SC.”