Dimostrata la capacità della luce
di modificare le proprietà elettroniche
dei superconduttori
Pubblicato su Science Advances lo studio di un team internazionale
che coinvolge diversi ricercatori italiani
La superconduttività ad alta temperatura è una sfida tuttora aperta per i
ricercatori di tutto il mondo nel campo della fisica della materia condensata. I
numerosi aspetti ancora da chiarire, a 30 anni dalla scoperta della
superconduttività negli ossidi di rame, vengono oggi affrontati con approcci e
tecniche diversi e complementari a cui ha dato un contributo innovativo una
collaborazione internazionale che ha riunito undici istituti scientifici di sei
Paesi.
In uno studio pubblicato su Science Advances, il team di ricerca ha sviluppato
un nuovo esperimento basato sull'uso di impulsi laser ultracorti nella gamma di
energia ultravioletta (EUV) prodotta dalla beamline ARTEMIS dei laboratori
Rutherford-Appleton (Regno Unito), osservando per la prima volta, in un
prototipo di superconduttore ad alta temperatura a base di rame, la dinamica
degli elettroni sull'intera superficie di Fermi (si definisce così la superficie
nello spazio delle fasi usata per descrivere le proprietà termiche, elettriche,
magnetiche e ottiche dei metalli, semimetalli e semiconduttori drogati). Questo
avanzamento, impossibile da ottenere con le sorgenti laser convenzionali, ha
permesso di studiare le dinamiche dei cosiddetti stati elettronici "antinodali",
finora inaccessibili.
“La superconduttività a temperature estremamente elevate in questa classe di
materiali deriva dalle informazioni codificate dagli elettroni che si spostano
lungo i legami rame-ossigeno, le cosiddette quasiparticelle antinodali - spiega
Claudio Giannetti dell’Università Cattolica del Sacro Cuore, uno degli
scienziati alla guida dell’esperimento . "La novità di questo esperimento –
aggiunge Massimo Capone della SISSA, che ha coordinato la modellizzazione
teorica dei risultati sperimentali – è che siamo stati in grado di osservare
direttamente in che modo l'improvvisa eccitazione della luce trasforma gli stati
antinodali simili a isolanti in quasiparticelle metalliche."
"I risultati raggiunti sono rilevanti non solo per la fisica della
superconduttività ad alta temperatura, ma anche per lo sviluppo di nuovi schemi
per la manipolazione ottica di proprietà elettroniche in materiali quantistici –
sottolineano Federico Cilento, di Elettra-Sincrotrone, e Fulvio Parmigiani,
dell’Università di Trieste. I nostri risultati dimostrano, infatti, che la luce
può essere utilizzata per creare nuove proprietà che, seppure transienti, sono
diverse da quelle degli stessi materiali in condizioni di equilibrio. Questi
risultati aprono interessanti prospettive anche per lo sviluppo di interruttori
ultraveloci, le cui proprietà fisiche (elettroniche e ottiche) possano essere
modulate a frequenze di parecchi THz.
Per saperne di più: http://advances.sciencemag.org/content/4/2/eaar1998