Υπεραγωγιμότητα: Οι επιστήμονες εργάζονται για να γίνουν οι υπεραγωγοί ανθεκτικότεροι

Η μηδενική αντίσταση στους υπεραγωγούς τους καθιστά ιδανικά υλικά για ηλεκτρικά κυκλώματα. Ωστόσο, τα υπεραγώγιμα υλικά παραμένουν μη πρακτικά, εξαιτίας των χαμηλών θερμοκρασιών στις οποίες λειτουργούν. Αυτό συμβαίνει επειδή οι υπεραγώγιμες καταστάσεις είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες σε θερμικό θόρυβο, ο οποίος διαταράσσει την ηλεκτρονική διάταξη της ευρείας περιοχής τους, που απαιτείται για να διατηρηθεί η υπεραγωγιμότητα, προκαλώντας μια μετάβαση σε μη-υπεραγώγιμη κατάσταση στην κρίσιμη θερμοκρασία. Τώρα ο Samuel Denny, από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, στο Ηνωμένο Βασίλειο και οι συνεργάτες του προτείνουν ότι διεγείροντας υπεραγωγούς με παλμούς ακτινοβολίας σε terahertz θα μπορούσε να τους επιτρέψει να ψύχονται παροδικά, μειώνοντας την επίπτωση του θερμικού θορύβου.

Οι συγγραφείς εξέτασαν ένα μοντέλο υπεραγώγιμου χαλκούχου υλικού που σχηματίστηκε από στοιβαγμένες διπλο-στιβάδες, όπου το ρεύμα ρέει κάθετα προς τις στιβάδες. Το υλικό στη συνέχεια υποβάλλεται σε ηλεκτρομαγνητικό κύμα επιπέδου terahertz, που διεγείρει τους τρόπους ταλάντωσης του υλικού (τα φωνόνια). Αυτά, με τη σειρά τους, μεταφέρουν τη διέγερση στα πλασμόνια (συλλογικές διεγέρσεις του πλάσματος ηλεκτρονίων), μετατρέποντας τη συχνότητάς τους. Με την ρύθμιση της οδηγού συχνότητας οδήγησης σε terahertz, οι ερευνητές υπολογίζουν ότι το σύστημα αυτό μπορεί να λειτουργήσει σαν ένα ψυγείο, αντλώντας ενεργά θερμότητα από τα χαμηλής συχνότητας πλασμόνια. Αυτό βοηθά στην προστασία της διάταξης της ευρείας περιοχής των υλικών από τον θερμικό θόρυβο και θα μπορούσε να κάνει την υπεραγωγιμότητα πιο «εύρωστη». Για παράδειγμα, θα μπορούσε να άγεται περισσότερο ρεύμα μέσα από το υλικό χωρίς να καταστέφεται η υπεραγώγιμη κατάσταση.

Η προτεινόμενη μέθοδος έχει μελετηθεί για υπεραγωγούς που ήδη ψύχθηκαν κάτω από τη θερμοκρασία μετάβασης τους και παραμένουν αποτελεσματικοί μόνο για λίγα πικο-δευτερόλεπτα μετά την απενεργοποίηση της οδηγού συχνότητας. Αλλά οι συγγραφείς προτείνουν ότι παρόμοιες στρατηγικές, που βασίζονται σε τεχνικές ψύξης με λέιζερ, μπορεί μια μέρα να βοηθήσουν στην αύξηση της κρίσιμης θερμοκρασίας ενός δεδομένου υλικού.

Πηγή: APS

Περισσότερα στο άρθρο: Proposed Parametric Cooling of Bilayer Cuprate Superconductors by Terahertz Excitation, S. J. Denny, S. R. Clark, Y. Laplace, A. Cavalleri, and D. Jaksch, Phys. Rev. Lett. 114, 137001 – Published 31 March 2015