德國發現室溫超導全新途徑：激光照射！會改寫未來嗎？

德國馬克斯·普朗克研究所近日發現，激光誘導會形成超導現象，甚至可能擴展到室溫條件下，這一成果已發表在7月10日《自然》雜誌上。

超導是一種在特定條件下材料電阻爲零的現象。這意味着電流可以在其中無損耗地流動，並具有排斥外部磁場的邁斯納效應。這些特性讓超導體可以在很多領域發揮作用，如無損耗輸電、強磁場設備等。

但目前超導現象都是在極低的溫度下發生，需要將材料冷卻到絕對零度附近，即使所謂的"高溫"超導體，也需要在零下200度左右的液氮溫度下才能工作，這種苛刻的溫度條件讓超導體的廣泛應用變得困難重重。

馬普所的研究團隊發現，通過使用激光脈衝照射某些材料，可以在比傳統方法高得多的溫度下誘導出超導特性。這種被稱爲"光誘導超導"的現象爲擴展超導體的工作溫度範圍提供了新的可能性。

研究團隊利用釔鋇銅氧化物（YBa2Cu3O6.48）進行了實驗。釔鋇銅氧屬於所謂的高溫超導體，但也需要冷卻到零下200度附近。但當研究人員用中紅外激光脈衝照射這種材料時，神奇的一幕發生了，他們觀察到了兩個關鍵的超導特徵:

近乎零的電阻，以及排斥外部磁場的能力。

最令人興奮的是，他們是在遠高於材料正常超導轉變溫度下發現的！

爲了證實這種瞬時發生的超導現象，研究人員開發了一種新穎的實驗方法，利用一個"旁觀者晶體"來測量樣品周圍的磁場變化，並利用飛秒激光脈衝進行探測，從而以前所未有的精度和時間分辨率捕捉到了磁場的變化。

另外兩個令人興奮的發現是，釔鋇銅氧光致超導的邁斯納效應，和冷卻到零下200度的超導強度一致，然後就是超導現象雖然發生在皮秒（萬億分之一秒）尺度下，但並不會完全消失，而是存在局部的波動。

馬普所的研究還處於基礎階段，但已經爲未來的超導研究和應用開闢了新的道路。研究人員認爲，通過進一步優化激光脈衝的特性，他們有可能在更接近室溫的條件下實現超導，這意味着未來可能導致全新類型的高速電子設備的誕生，以及超導體在更廣泛領域的應用。

參考：Magnetic field expulsion in optically driven YBa2Cu3O6.48, 2024-07-10, Nature。DOI:
10.1038/s41586-024-07635-2