Voor het eerst gebruikten onderzoekers met succes laserpulsen om een ​​op ijzer gebaseerde verbinding in een supergeleidende toestand te brengen. Dit betekent dat het stroom zonder weerstand geleidt. De ijzerverbinding is een bekende supergeleider bij ultralage temperaturen, maar deze methode maakt supergeleiding mogelijk bij hogere temperaturen. Het is te hopen dat dit soort onderzoek de energie-efficiëntie in elektrische apparatuur en elektronische apparaten aanzienlijk kan verbeteren.

"Simpel gezegd, hebben we aangetoond dat onder de juiste omstandigheden, licht kan een toestand van supergeleiding in een ijzerverbinding induceren. Het heeft dus geen weerstand tegen een elektrische stroom, ", legt projectonderzoeker Takeshi Suzuki van het Instituut voor Vaste-stoffysica van de Universiteit van Tokio uit. "In het verleden werd het misschien zelfs alchemie genoemd, maar in werkelijkheid begrijpen we de fysieke processen die een normaal metaal onmiddellijk in een supergeleider veranderden. Het zijn spannende tijden voor de natuurkunde."

Supergeleiding is een hot topic in de vastestoffysica, of liever een zeer, erg koude. Zoals Suzuki uitlegde, supergeleiding is wanneer een materiaal, vaak een elektrische geleider, voert een elektrische stroom maar draagt ​​​​niet bij aan de weerstand van het circuit. Als dit gerealiseerd kan worden, het zou betekenen dat apparaten en infrastructuur op basis van dergelijke principes extreem energiezuinig kunnen zijn. Met andere woorden, het kan u op een dag geld besparen op uw elektriciteitsrekening - stel u eens voor.

Echter, op dit moment is er een addertje onder het gras waarom je niet al op supergeleiders gebaseerde televisies en stofzuigers in de winkels ziet. Materialen als ijzerselenide (FeSe) onderzochten de onderzoekers alleen supergeleiding als ze ver onder het vriespunt van water zitten. In feite, bij omgevingsdruk is FeSe meestal supergeleidend bij ongeveer 10 graden boven het absolute nulpunt, of rond min 263 graden Celsius, nauwelijks warmer dan de kou, donkere diepten van de ruimte.

Er is een manier om FeSe over te halen tot supergeleiding bij iets minder verbiedende temperaturen tot ongeveer min 223 graden Celsius, maar dit vereist enorme druk om op het monster te worden uitgeoefend, ongeveer zes gigapascal of 59, 000 keer de standaardatmosfeer op zeeniveau. Dat zou onpraktisch blijken voor de implementatie van supergeleiding in bruikbare apparaten. Dit vormt dan een uitdaging voor natuurkundigen, zij het een die dient om hen te motiveren terwijl ze ernaar streven om ooit de eerste te zijn die een supergeleider op kamertemperatuur aan de wereld presenteert.

"Elk materiaal in ons dagelijks leven heeft zijn eigen karakter. Schuim is zacht, rubber is flexibel, glas is transparant en een supergeleider heeft de unieke eigenschap dat stroom soepel en zonder weerstand kan stromen. Dit is een personage dat we allemaal zouden willen ontmoeten, " zei afgestudeerde student Mari Watanabe, ook van het Institute for Solid State Physics. "Met een hoge energie, ultrasnelle laser, we hebben met succes een opkomend foto-opgewonden fenomeen waargenomen - supergeleiding - bij de warmere temperatuur van min 258 graden Celsius, die normaal gesproken hoge druk of andere onpraktische compromissen zou vereisen."

Dit onderzoek is het laatste in een lange reeks stappen vanaf de ontdekking van supergeleiding tot de langverwachte dag waarop een supergeleider bij kamertemperatuur mogelijk wordt. En zoals met veel opkomende vakgebieden binnen de natuurkunde, er kunnen toepassingen zijn die nog niet zijn voorzien. Een mogelijk gebruik van dit idee van foto-excitatie is het verkrijgen van schakelcomponenten met hoge snelheid voor berekeningen die ook weinig warmte zouden produceren, dus maximale efficiëntie.

"Volgende, we gaan op zoek naar gunstigere voorwaarden voor door licht geïnduceerde supergeleiding door een ander soort licht te gebruiken, en uiteindelijk supergeleiding bij kamertemperatuur bereiken, " concludeerde Suzuki. "Supergeleiding kan afvalwarmte en energie drastisch verminderen als het in het dagelijks leven bij kamertemperatuur kan worden gebruikt. We willen supergeleiding bestuderen om het energieprobleem op te lossen, dat is op dit moment een van de ernstigste problemen ter wereld."