德国马克斯·普朗克研究所近日发现,激光诱导会形成超导现象,甚至可能扩展到室温条件下,这一成果已发表在7月10日《自然》杂志上。
超导是一种在特定条件下材料电阻为零的现象。这意味着电流可以在其中无损耗地流动,并具有排斥外部磁场的迈斯纳效应。这些特性让超导体可以在很多领域发挥作用,如无损耗输电、强磁场设备等。
但目前超导现象都是在极低的温度下发生,需要将材料冷却到绝对零度附近,即使所谓的/"高温/"超导体,也需要在零下200度左右的液氮温度下才能工作,这种苛刻的温度条件让超导体的广泛应用变得困难重重。
马普所的研究团队发现,通过使用激光脉冲照射某些材料,可以在比传统方法高得多的温度下诱导出超导特性。这种被称为/"光诱导超导/"的现象为扩展超导体的工作温度范围提供了新的可能性。
研究团队利用钇钡铜氧化物(YBa2Cu3O6.48)进行了实验。钇钡铜氧属于所谓的高温超导体,但也需要冷却到零下200度附近。但当研究人员用中红外激光脉冲照射这种材料时,神奇的一幕发生了,他们观察到了两个关键的超导特征:
近乎零的电阻,以及排斥外部磁场的能力。
最令人兴奋的是,他们是在远高于材料正常超导转变温度下发现的!
为了证实这种瞬时发生的超导现象,研究人员开发了一种新颖的实验方法,利用一个/"旁观者晶体/"来测量样品周围的磁场变化,并利用飞秒激光脉冲进行探测,从而以前所未有的精度和时间分辨率捕捉到了磁场的变化。
另外两个令人兴奋的发现是,钇钡铜氧光致超导的迈斯纳效应,和冷却到零下200度的超导强度一致,然后就是超导现象虽然发生在皮秒(万亿分之一秒)尺度下,但并不会完全消失,而是存在局部的波动。
马普所的研究还处于基础阶段,但已经为未来的超导研究和应用开辟了新的道路。研究人员认为,通过进一步优化激光脉冲的特性,他们有可能在更接近室温的条件下实现超导,这意味着未来可能导致全新类型的高速电子设备的诞生,以及超导体在更广泛领域的应用。
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