آزمایشهای جدید با مواد کوپرات، رابطه بین امواج موسوم به چگالی بار و یک حالت القا شده با نور که شبیه ابررسانایی است را بررسی کرده اند.

در سال 2011 فیزیکدانان مشاهده شگفت انگیزی انجام دادند: یک ماده کوپرات (cuprate) که در معرض پالسهای قوی نور می گرفت، در دمایی بالاتر از دمای بحرانی خود به طور گذرا ابررسانا به نظر می رسید. آیا این می تواند سرنخی برای یافتن ابررساناهای دما بالاتر باشد؟ پاسخ، نامشخص است. موریهیکو نیشیدا Morihiko Nishida از دانشگاه توکیو می گوید: "هنوز بحثها در مورد اینکه حالت ناشی از نور واقعا ابررسانا است یا خیر، ادامه دارد." اکنون او و همکارانش نکات جدیدی در رابطه با ماهیت حالت القا شده با نور و ارتباط آن با الگوهای موج الکترونی معروف به امواج چگالی بار ((CDWs ارائه کرده اند[1].

پژوهشگران دو نوع کوپرات به نامهای LNSCO و LSCO که هر دو شامل عنصر لانتانیوم می باشند را مطالعه کردند. این مواد در دماهای زیر 10 کلوین از خود خاصیت ابررسانایی نشان می دهند، اما در دماهای اندکی بالاتر به یکی از چندین حالتِ با رسانندگی پایین که در آن یک الگوی موج بر توزیع الکترونی سوار میشود، انتقال می یابند. کار قبلی این گروه نشان می داد که این CDW ها در ابررسانایی ناشی از نور نقش ایفا می کنند[2] ، اما اینکه آیا طول موج امواج چگالی بار - کوتاه یا بلند- اثری داشته یا خیر، نامشخص است.

نیشیدا و همکارانش در آزمایشهای جدید خود، پالسهای نزدیک به مادون قرمز را به نمونه های کوپرات تاباندند و پاسخ الکترون را با پرتو کاوشگر (probe) تراهرتز ثبت کردند. در ناحیه CDW ی فضای پارامتر، آنها یک حالت رسانندگی ناشی از نور را مشاهده کردند که فرکانس آن با فرکانس اثر تشدید ابررسانایی مطابقت می کرد. این استنباط که حالت القا شده با نور، خاصیت ابررسانایی دارد نیازمند تایید با آزمایشهای دیگر است، اما کار این گروه نشان داده است که امواج چگالی بار با هر دو طول موج کوتاه و بلند تاثیر گذار هستند. نتایج به مدل هایی مرتبط است که پیشنهاد می کند جفت شدگی الکترونها -یک ویژگی کلیدی ابررسانایی-در حالتهای CDW در دماهای بالاتر از شروع طبیعی ابررسانایی رخ می دهد (Picking out Waves in a Material’s Charge Distribution را ببینید.)

1. M. Nishida et al., “Emergence of light-induced superconducting-like state from the charge density wave state in high-T_c cuprate superconductors,” Phys. Rev. B 110, 224515 (2024).

2. M. Nishida et al., “Light-induced coherent interlayer transport in stripe-ordered La_1.6−xNd_0.4Sr_xCuO₄,” Phys. Rev. B 107, 174523 (2023).

منبع:

Making Waves in the Debate over Light-Induced Superconductivity