A supercondutividade - a capacidade de um material de transmitir uma corrente elanãtrica sem perda - éum efeito qua¢ntico que, apesar de anos de pesquisa, ainda estãolimitado a temperaturas muito baixas. Agora, uma equipe de cientistas do MPSD conseguiu criar um estado metaesta¡vel com desaparecimento da resistência elanãtrica em um sãolido molecular, expondo-o a pulsos finamente ajustados de intensa luz laser. Esse efeito já havia sido demonstrado em 2016 por apenas um curto período de tempo, mas em um novo estudo os autores do artigo mostraram uma vida útil muito mais longa, quase 10.000 vezes mais do que antes. A longa vida útil da supercondutividade induzida por luz éuma promessa para aplicações em eletra´nica integrada. A pesquisa de Budden et al. foi publicado na Nature Physics.

A supercondutividade éum dos fena´menos mais fascinantes e misteriosos da física moderna. Ele descreve a perda repentina de resistência elanãtrica em certos materiais quando eles são resfriados abaixo de uma temperatura cra­tica. No entanto, a necessidade desse resfriamento ainda limita a usabilidade tecnologiica desses materiais.

Nos últimos anos, a pesquisa do grupo de Andrea Cavalleri no MPSD revelou que os pulsos intensos de luz infravermelha são uma ferramenta via¡vel para induzir propriedades supercondutoras em uma variedade de materiais diferentes em temperaturas muito mais altas do que seria possí­vel sem fotoestimulação. No entanto, esses estados exa³ticos persistiram atéagora por apenas alguns picossegundos (trilionanãsimos de segundo), limitando assim os manãtodos experimentais para estuda¡-los a  a³tica ultrarrápida.

Um avanço pioneiro foi relatado esta semana. Os pesquisadores do grupo Cavalleri conseguiram agora aumentar a vida útil desse estado supercondutor induzido pela luz em mais de quatro ordens de magnitude no supercondutor orga¢nico K3C60, que ébaseado em fulerenos (moléculas de 'bola de futebol' formadas por 60 a¡tomos de carbono) . "Na³s descobrimos um estado de longa duração com resistência ao desaparecimento em uma temperatura cinco vezes maior do que aquela em que a supercondutividade se instala sem fotoexcitação", disse o autor principal Matthias Budden, estudante de doutorado na anãpoca da pesquisa.

"O ingrediente chave para este sucesso foi nosso desenvolvimento de um novo tipo de fonte de laser que pode produzir pulsos de luz infravermelha média de alta intensidade com duração ajusta¡vel de cerca de um picossegundo a um nanossegundo", acrescenta o co-autor Thomas Gebert. O novo tipo de laser ébaseado na sincronização de lasers de gás de alta potaªncia com pulsos de nanossegundos relativamente longos com o ritmo ultrapreciso de pulsos de laser de estado sãolido muito mais curtos.

Quando esses pulsos longos e intensos de luz infravermelha atingem um material, eles podem induzir vibrações moleculares, distorções de rede e atémesmomudanças na configuração eletra´nica. Dada a complexidade desses processos, não ésurpreendente que várias teorias muito diferentes tenham sido propostas para descrever a física da supercondutividade intensificada pela luz. Surpreendentemente, os autores descobriram em seu novo trabalho que a supercondutividade persistia por dezenas de nanossegundos após a fotoexcitação. Essas vidas significativamente prolongadas dos estados supercondutores permitiram que a equipe estudasse sistematicamente a resistência elanãtrica dos materiais . Embora uma descrição microsca³pica da supercondutividade induzida por luz em K 3 C 60ainda faltando, esses resultados representam um novo referencial para as teorias atuais.

“Mais importante”, conclui Matthias Budden, “nosso trabalho abre caminho para experimentos urgentes em um efeito Meissner fotoinduzido e inspira pensamentos sobre aplicações de circuitos supercondutores em dispositivos integrados baseados em eletra´nicos de alta velocidade de última geração. " Essas aplicações incluem sensores de campo magnético extremamente sensa­veis, computação qua¢ntica de alto desempenho e transmissão de energia sem perdas. De maneira mais geral, graças a  nova abordagem de combinar pulsos de excitação infravermelho manãdio mais longos com medições diretas de propriedades eletra´nicas e magnanãticas, a equipe do MPSD visa melhorar o controle e a compreensão dos muitos fena´menos fascinantes em materiais complexos.