Onder normale elektronenbandtheorie, Mott-isolatoren zouden elektriciteit moeten geleiden, maar dat doen ze niet vanwege interacties tussen hun elektronen. Maar nu, wetenschappers van de RIKEN Cluster for Pioneering Research hebben aangetoond dat lichtpulsen kunnen worden gebruikt om deze materialen voorbij eenvoudige geleiders om te zetten in supergeleiders - materialen die elektriciteit geleiden zonder energieverlies. Dit proces zou plaatsvinden door middel van een onconventioneel type supergeleiding dat bekend staat als 'eta-pairing'.

Met behulp van numerieke simulaties, ontdekten de onderzoekers dat dit onconventionele type geleidbaarheid, waarvan wordt aangenomen dat het plaatsvindt onder niet-evenwichtsomstandigheden in sterk gecorreleerde materialen zoals cupraten met een hoge Tc en ijzer-pnictiden, ontstaat als gevolg van een fenomeen dat bekend staat als eta-koppeling. Dit verschilt van de supergeleiding die wordt waargenomen in dezelfde sterk gecorreleerde materialen onder evenwichtsomstandigheden, en er wordt gedacht dat er sprake is van afstotelijke interacties tussen bepaalde elektronen in de structuur. Het is ook anders dan traditionele supergeleiding, waar het fenomeen ontstaat als gevolg van interacties tussen elektronen en trillingen van de kristalstructuur, het induceren van onderlinge interacties tussen elektronen door trillingen en daarmee het overwinnen van de afstoting tussen de elektronen.

Dertig jaar geleden, de wiskundige fysicus Chen-Ning Yang kwam oorspronkelijk met het idee van eta-pairing, maar omdat het een puur wiskundig concept was, het werd opgevat als een virtueel fenomeen dat niet zou plaatsvinden in de echte wereld. Maar voor de huidige studie de onderzoekers gebruikten niet-evenwichtsdynamiek om het effect van lichtpulsen op een Mott-isolator te analyseren, en ontdekte dat het effect in de echte wereld zou plaatsvinden. "Wat is interessant, " zegt eerste auteur Tatsuya Kaneko, een postdoctoraal onderzoeker bij het RIKEN Cluster for Pioneering Research, "is dat uit onze berekeningen bleek dat dit gebeurt op basis van de prachtige wiskundige structuur die Yang en zijn volgelingen zoveel jaren geleden formuleerden."

Volgens Seiji Yunoki, die het onderzoeksteam leidde, "Dit werk biedt nieuwe inzichten, niet alleen in het fenomeen van niet-evenwichtsdynamiek, maar kan ook leiden tot de ontwikkeling van nieuwe supergeleiders voor hoge temperaturen, die nuttig kunnen zijn in toepassingen. Wat overblijft is om daadwerkelijke experimenten uit te voeren met Mott-isolatoren om te verifiëren dat dit proces daadwerkelijk plaatsvindt."