Сверхпроводимость, вызванная или усиленная световым воздействием в атомных или квантовых системах.Сверхпроводимость, индуцированная светом, — это явление, при котором воздействие интенсивных коротких импульсов света на некоторые материалы может временно перевести их в сверхпроводящее состояние — проводить электричество без сопротивления — при температурах, значительно превышающих их обычную критическую температуру перехода. Это не то же самое, что обычная сверхпроводимость, требующая охлаждения материалов до экстремально низких температур; здесь световая энергия кратковременно перестраивает электроны материала в связанное состояние, которое течет без потерь. Эффект особенно заметен в таких материалах, как фуллерены (углеродные сферы) и купраты, где свет может вызвать сверхпроводимость при комнатной температуре или близкой к ней, правда, лишь на пикосекунды.
Концепция приобрела известность в 2010-х годах, когда эксперименты группы Андреа Кавальери в Институте структуры и динамики вещества Общества Макса Планка продемонстрировали светоиндуцированную сверхпроводимость в купратах и фуллеренах. Конкретный механизм для фуллеренов был предложен и проверен примерно в 2023–2024 годах.
В сверхпроводнике электроны образуют куперовские пары, которые движутся когерентно, не рассеиваясь. Обычно такое спаривание опосредовано колебаниями решетки (фононами) и происходит только при низких температурах. Световые импульсы могут кратковременно возбуждать решетку или электронную структуру материала, создавая новую конфигурацию, в которой спаривание значительно сильнее. Например, в фуллеренах импульсы средне-инфракрасного света могут искажать молекулярную решетку, усиливая связь между электронами и фононами настолько, что спаривание становится возможным при более высоких температурах. Эффект мимолетен — сверхпроводящее состояние распадается в течение нескольких пикосекунд, — но он открывает пути к сверхпроводимости при комнатной температуре, недостижимые в статических условиях.
Хотя эффект слишком короткоживущий для прямого технологического применения, он помогает в поиске материалов, способных поддерживать сверхпроводимость при комнатной температуре, что потенциально может произвести революцию в передаче электроэнергии и магнитной левитации.
В некоторых экспериментах световые импульсы индуцировали сверхпроводимость в фуллеренах при температурах до 100 К, что примерно на 40 К выше их обычной критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние.
| β_app | переменная | кажущаяся поперечная скорость в единицах c — apparent speed |
| β | переменная | фактическая скорость в единицах c — скорость |
| θ | переменная | угол между скоростью и линией зрения — угол рад |
| \sigma | переменная | электрическая проводимость — electrical conductivity См/м |
| \sigma_0 | переменная | предэкспоненциальный множитель (проводимость при бесконечной температуре) — electrical conductivity См/м |
| E_a | переменная | энергия активации проводимости — энергия Дж |
| T | переменная | абсолютная температура — температура К |
| k_B | константа | Связывает температуру с энергией в статистической механике. — постоянная Больцмана = 1.380649e-23 Дж/К |
