广泛可调的太赫兹激光器增强K3C60中的光致超导性

德国汉堡马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所 (MPSD) 的研究人员长期以来一直在探索使用定制激光驱动器来操纵量子材料的特性偏离平衡状态的效果。这些物理学最引人注目的示范之一是非常规超导体，其中增强的电子相干性和超级输运的特征已在由此产生的非平衡态中被记录下来。然而，主要由于实验的复杂性，这些现象尚未得到系统研究或优化。因此，技术应用仍然与现实相距甚远。

在最近的一项实验中，同一组研究人员发现了一种更有效的方法，可以使用激光在 K 3 C 60 中创建先前观察到的亚稳态、类超导状态。卡瓦莱里小组的研究成果发表在 《自然物理学》杂志上。

研究人员表明，当将激光调谐到特定的低频共振时，强度低得多的光脉冲可以在更高的温度下产生相同的效果。该研究所开发的激光技术是这项工作的关键。通过将光源调整到 10 THz(比以前可能的频率更低的频率)，该团队成功地在富勒烯基材料中重建了长寿命的类超导状态，同时将脉冲强度降低了 100 倍。这种光诱导状态直接观察到它在室温下能持续 100 皮秒，但预计其寿命至少为 0.5 纳秒(纳秒是十亿分之一秒，皮秒是万亿分之一)。

卡瓦莱里小组的博士生、主要作者爱德华·罗(Edward Rowe)说，他们的发现为光致超导的潜在微观机制提供了新的线索：“共振频率的识别将使理论学家能够了解哪些激发实际上是重要的，因为目前对于 K 3 C 60中的这种效应还没有得到广泛接受的理论解释。”

Rowe 设想，在 10 THz 频率下具有更高重复率的光源可以帮助维持亚稳态更长时间：“如果我们能够在样品返回其非超导平衡状态之前传递每个新脉冲，那么就有可能持续维持类超导状态。”

MPSD 主任 Andrea Cavalleri 表示：“这些实验很好地证明了技术的适当进步如何能够使许多迄今为止不切实际的现象变得可行。”他认为，在探索这些效应方面，长达两年的努力将汇聚到未来的技术中。“同样明显的是，需要解决的一个关键瓶颈是激光源的类型和可用性，这应该与这些研究齐头并进，以推动该领域的发展。”

该研究是在汉堡 MPSD 自由电子激光科学中心 (CFEL) 进行的。它得到了 DFG(德国研究基金会)通过卓越集群 CUI：高级物质成像的支持。 K 3 C 60 样品是在意大利帕尔马大学制备的。

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