發(fā)射、傳輸和檢測(cè)皮秒電流脈沖的設(shè)備的圖像。圖片來源：德國馬克斯·普朗克物質(zhì)結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)研究所

據(jù)發(fā)表在最新一期《自然·通訊》雜志上的論文，德國馬克斯·普朗克物質(zhì)結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)研究所研究人員證明，用激光束開啟超導(dǎo)性的能力可集成在芯片上，這開辟了一條通往光電子應(yīng)用的道路。

此前，該所研究人員已經(jīng)確定了一種增強(qiáng)K3C60光誘導(dǎo)超導(dǎo)性的策略。此次研究則進(jìn)一步表明，光誘導(dǎo)K3C60的電響應(yīng)不是線性的，材料的電阻取決于施加的電流。這是超導(dǎo)電性的一個(gè)關(guān)鍵特征。

在高溫下對(duì)材料進(jìn)行光學(xué)操縱以產(chǎn)生超導(dǎo)電性是研究重點(diǎn)。到目前為止，研究人員已在幾種量子材料上證明這一策略是成功的。在以前對(duì)這些材料的光驅(qū)動(dòng)態(tài)的研究中，研究人員已經(jīng)觀察到了增強(qiáng)的電相干和消失電阻。

在這項(xiàng)研究中，研究人員利用芯片上的非線性太赫茲光譜學(xué)開辟了皮秒傳輸測(cè)量的領(lǐng)域。他們通過共面波導(dǎo)將K3C60薄膜連接到光導(dǎo)開關(guān)上。

使用可見的激光脈沖觸發(fā)開關(guān)，他們向材料發(fā)送僅持續(xù)一皮秒的強(qiáng)電流脈沖。在以大約一半光速穿過固體材料后，電流脈沖到達(dá)另一個(gè)開關(guān)，該開關(guān)充當(dāng)探測(cè)器，以揭示重要信息，如超導(dǎo)特性的電學(xué)特征。

同時(shí)通過將K3C60薄膜暴露在中紅外光下，研究人員能夠觀察到這種光激發(fā)材料中的非線性電流變化。這種所謂的臨界電流行為和邁斯納效應(yīng)是超導(dǎo)體的兩個(gè)關(guān)鍵特征。此前，這兩者都沒有被測(cè)量到，因此，此次激發(fā)固體中的臨界電流行為的演示具有特別重要的意義。

此外，研究小組發(fā)現(xiàn)，K3C60的光驅(qū)動(dòng)狀態(tài)類似于所謂的顆粒超導(dǎo)體，由弱連接的超導(dǎo)島組成。