Надпровідність — це одне з найбільш загадкових, чудових і перспективних явищ. Надпровідні матеріали, що не мають електричного опору, можуть проводити струм практично без втрат, і це явище вже використовується в практичних цілях в деяких областях, наприклад, в магнітах установок ядерної томографії або прискорювачів частинок. Однак, існуючі надпровідні матеріали для того, щоб знайти свої властивості, повинні бути охолоджені до вкрай низьких температур. Але експерименти, проведені вченими протягом цього та минулого року, призвели до отримання деяких несподіваних результатів, які можуть змінити стан, в якому знаходяться зараз технології використання надпровідників.Міжнародна група вчених, очолювана вченими з інституту Структури і динаміки матерії Макса Планка (Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter), працюючи з одним з найперспективніших матеріалів — високотемпературним надпровідником окисом міді-барію-ітрію (YBa2Cu3O6+x, YBCO), виявила, що вплив на цей керамічний матеріал імпульсів світла інфрачервоного лазера змушує деякі атоми цього матеріалу короткочасно змінити своє положення в кристалічній решітці, збільшуючи прояв ефекту надпровідності.Кристали сполуки YBCO мають вельми незвичайну структуру. Зовні цих кристалів присутній шар окису міді, покриває собою проміжні шари, в яких містяться барій, ітрій і кисень. Ефект надпровідності при опроміненні світлом лазера виникає саме у верхніх шарах окису міді, в яких відбувається інтенсивне формування пар електронів, так званих пар Купера. Ці пари можуть переміщатися між шарами кристала за рахунок ефекту тунелювання, і це вказує на квантову природу спостережуваних ефектів. І в звичайних умовах кристали YBCO стають надпровідниками тільки при температурі, нижче критичної точки цього матеріалу.
В експериментах, проведених в 2013 році, учені виявили, що освітлення кристала YBCO імпульсами потужного інфрачервоного лазера змушує матеріал короткочасно стає надпровідником і при кімнатній температурі. Очевидно, що лазерний світло впливає на зчеплення між шарами матеріалу, хоча механізм цього впливу залишається поки ще не до кінця зрозумілим. І для з’ясування всіх подробиць того, що відбувається, вчені звернулися до можливостей лазера LCLS, самого потужного на сьогоднішній день рентгенівського лазера.»Ми почали «бити» по матеріалу імпульсами інфрачервоного світла, який порушив деякі з атомів, змусивши їх коливатися з досить сильною амплітудою» — розповідає Роман Манковский (Roman Mankowsky), вчений-фізик з інституту Макса Планка, — «Потім ми використовували імпульсу рентгенівського лазера, наступного відразу за імпульсом інфрачервоного лазера, для точного вимірювання значення зміщень, що сталися в кристалічній решітці».Отримані результати показали, що імпульс інфрачервоного світла не тільки порушив і змусив коливатися атоми, його вплив призвело до зміщення з положення в кристалічній решітці. Це зробило на дуже сприятливий час меншим відстань між шарами оксиду міді та іншими шарами кристала, що в свою чергу призвело до збільшення прояву ефекту квантового зчеплення між ними. В результаті цього кристал стає надпровідником при кімнатній температурі, правда це його стан здатне триматися всього декілька пікосекунд часу.»Отримані нами результати дозволять нам внести деякі зміни і вдосконалити існуючу теорію високотемпературних надпровідників. Крім цього, наші дані нададуть неоціненну допомогу вченим-материаловедам, розробляє нові високотемпературні надпровідні матеріали, що мають високе значення критичної температури» — розповідає Роман Манковский, — «І, в кінцевому рахунку, все це, я сподіваюся, призведе до здійснення мрії про надпровідному матеріалі, що працює при кімнатній температурі, який зовсім не потребує охолодження. А поява такого матеріалу, в свою чергу, зможе забезпечити масу проривів у великому безлічі інших галузей, які використовують у своїх інтересах явище надпровідності».