Терагерцовое излучение помогло ускорить токи в сверхпроводниках

Сотрудники Эймсской лаборатории Министерства энергетики США и Висконсинского университета в Мэдисоне с помощью импульсов терагерцового излучения смогли ускорить куперовские пары, которые возникают при переходе материала в сверхпроводящее состояние и отвечают за проведение через него электрического тока без сопротивления. О результатах работы исследователи сообщили в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Сверхпроводники — это материалы, которые при определенных температурах (обычно ближе к абсолютному нулю) способны проводить электрический ток без энергетических потерь. Ученые уже довольно давно интересуются этим классом материалов, так как его представители могли бы заменить все используемые сегодня проводники, эффективность передачи энергии по которым чрезвычайно низкая из-за потерь, связанных с выделением тепла. При достижении сверхпроводимости тепло не выделяется, поэтому создание материала, способного переходить в это состояние при температурах, сопоставимых с комнатной или чуть ниже, перевернуло бы всю технологическую отрасль.

Механизм движения электронов в таких материалах связан с образованием куперовских пар. Два электрона при этом связываются между собой и двигаются как единое целое через проводниковый материал, не сталкиваясь с атомами его кристаллической решетки и не рассеиваясь на них. Однако скорость движения таких частиц ограничена, и до сих пор считалось, что изменить ее никак нельзя. Однако американские исследователи нашли способ сделать это.

Для этого ученые использовали новый инструмент — квантовую терагерцовую спектроскопию, которая может визуализировать электроны и управлять их движением. В ней используются вспышки терагерцового излучения, с помощью которых можно управлять движением электронов в веществе. Во время воздействия ученые также отслеживали спектр излучения, которое испускали электроны при их движении по материалу.

В спектре испускаемого света исследователи обнаружили излучение второй гармоники — свет с длиной волны вдвое большей поглощенного. Согласно более ранним исследованиям, излучение таких волн должно быть запрещено в сверхпроводниках. Обнаружение этого явления открывает исследователям доступ к экзотическому классу квантовых явлений — андерсоновским псевдоспиновым прецессиям. По словам ученых, результаты этой работы найдут применение для создания квантовых вычислительных устройств и электроники с низким энергопотреблением и высокой скоростью обработки информации.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.