芯片上实现光学诱导超导性

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发射、传输和检测皮秒电流脉冲的设备。图片来源：德国马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所

科技日报北京11月14日电 （记者张佳欣）据发表在最新一期《自然·通讯》杂志上的论文，德国马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所研究人员证明，用激光束开启超导性的能力可集成在芯片上，这开辟了一条通往光电子应用的道路。

此前，该所研究人员已经确定了一种增强K3C60光诱导超导性的策略。此次研究则进一步表明，光诱导K3C60的电响应不是线性的，材料的电阻取决于施加的电流。这是超导电性的一个关键特征。

在高温下对材料进行光学操纵以产生超导电性是研究重点。到目前为止，研究人员已在几种量子材料上证明这一策略是成功的。在以前对这些材料的光驱动态的研究中，研究人员已经观察到了增强的电相干和消失电阻。

在这项研究中，研究人员利用芯片上的非线性太赫兹光谱学开辟了皮秒传输测量的领域。他们通过共面波导将K3C60薄膜连接到光导开关上。

使用可见的激光脉冲触发开关，他们向材料发送仅持续一皮秒的强电流脉冲。在以大约一半光速穿过固体材料后，电流脉冲到达另一个开关，该开关充当探测器，以揭示重要信息，如超导特性的电学特征。

同时通过将K3C60薄膜暴露在中红外光下，研究人员能够观察到这种光激发材料中的非线性电流变化。这种所谓的临界电流行为和迈斯纳效应是超导体的两个关键特征。此前，这两者都没有被测量到，因此，此次激发固体中的临界电流行为的演示具有特别重要的意义。

此外，研究小组发现，K3C60的光驱动状态类似于所谓的颗粒超导体，由弱连接的超导岛组成。