Yra žinoma, kad sferiniai fulerenai, turintys įterptus šarminių metalų atomus, vadinami fuleridais, gali elgtis kaip superlaidininkai, tai yra praleisti elektros srovę be nuostolių, jei yra atšaldyti iki žemesnės nei kritinės temperatūros, iki 20 Kelvinų, arba maždaug -253 laipsnių Celsijaus.
Tirta medžiaga – sferinis fulerenas su kalio atomais, kurio cheminė formulė K3C60. Fulerenai – tai didžiausios gamtoje egzistuojančios simetrinės molekulės, sudarytos iš anglies atomų – jų gali būti 60, 70 ar ir daugiau, suformuojančių sferą.
Neseniai buvo nustatyta, kad ši medžiaga, paveikta itin artimojo trumpu infraraudonojo diapazono lazerinio impulsu, gali virsti aukštatemperatūriu superlaidininku. Tuomet ji įgyja superlaidininko savybes prie -73 laipsnių Celsijaus, gerokai didesnės, nei įprastinė jos kritinė temperatūra. Tiesa, labai trumpai.
Mokslininkai pasiūlė ir teoriją, paaiškinančią tokias sferinio fulereno savybes.
K3C60 yra junginys, kuriame grynai molekulinės savybės egzistuoja kartu su metalinėmis savybėmis – tai būdinga vadinamoms „stipriai koreliuojančioms“ medžiagoms.
Remiantis tyrimo metu sukurta teorija, lazerio spindulys sukuria didelės energijos molekulinį sužadinimą, ir jo metu medžiaga sugeria šilumą iš mažai energijos turinčio metalinio komponento – kalio atomų, kurie tuomet ataušta. Kadangi būtent metalo atomai užtikrina laidumą, jo ataušimas ir sukelia superlaidumo fazę, nepaisant to, kad bendra medžiagos temperatūra yra didesnė už kritinę temperatūrą.
Kaip teigia tyrimo autoriai, „tai lazerinio aušinimo pavyzdys, tačiau kartu ir naujas būdas superlaidumui pasiekti, kuris iki šiol dar nebuvo pasiūlytas. Tai, kad lazerinis impulsas gali laikinai pakeisti medžiagos charakteristikas, yra svarbi savybė kuriant elektroninius prietaisus, kurių savybės keistųsi, naudojant šviesos impulsus – tuomet tokie prietaisai galėtų veikti tarsi tai būtų ypač greiti jungikliai. Itin spartus medžiagų valdymas šviesos šaltiniais yra labai aktuali sritis, tiek moksliniams tyrimams, tiek ir praktiniams taikymams“.
Andrea Nava et al, Cooling quasiparticles in A 3C 60 fullerides by excitonic mid-infrared absorption, Nature Physics (2017). DOI: 10.1038/nphys4288
Laser beams for superconductivity: Research sheds light on unexpected physical phenomena
Daugiau:
Metalo būsenos vandenilis gali tapti amžiaus atradimu
Kuo gi kavos puodelis skiriasi nuo spurgos?
Jau 50 metų Lietuvoje lazeriai tarnauja puslaidininkių tyrimams
Lietuvos lazerių specialistai kuria galingiausią pasaulyje lazerį
Unikalūs atradimai – lazerio spindulio valdymui
Anglys – perspektyvi alternatyva siliciui elektronikos pramonėje