Nadprzewodnictwo, zjawisko polegające na przewodzeniu prądu elektrycznego bez oporu, od dawna fascynuje naukowców i inżynierów. Tradycyjne nadprzewodniki wymagają ekstremalnie niskich temperatur, co ogranicza ich praktyczne zastosowania. Jednak ostatnie badania sugerują, że światło może tymczasowo przekształcać niektóre materiały w nadprzewodniki w temperaturze znacznie wyższej, a nawet pokojowej.

Od ponad dekady pojawiają się sugestie, że niektóre materiały mogą na krótko stać się nadprzewodnikami pod wpływem światła. Chociaż wielu fizyków podchodziło do tych teorii sceptycznie, nowe dowody przedstawione przez zespół kierowany przez Andreę Cavalleriego z Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter w Hamburgu wzmacniają te hipotezy. W najnowszym artykule opublikowanym w „Nature” Cavalleri i jego zespół pokazali, że jeden z miedzianów, YBa2Cu3O6+x, wykazuje efekt Meissnera pod wpływem światła, co jest kluczowym dowodem nadprzewodnictwa.

Efekt Meissnera polega na wypychaniu pól magnetycznych z wnętrza nadprzewodnika, co jest jedną z cech charakterystycznych tego stanu. Cavalleri i jego zespół zaobserwowali, że po ekscytacji światłem materiał ten potrafi na krótko, ale zauważalnie, stać się nadprzewodnikiem. „Fotoindukowane pole magnetyczne, które zaobserwowaliśmy, jest porównywalne z tym mierzonym, gdy YBa2Cu3O6+x staje się nadprzewodnikiem w równowadze przez chłodzenie,” powiedział jeden z autorów badania, Michele Buzzi.

Eksperymenty Cavalleriego opierają się na złożonych procesach fizycznych, w tym na wibracjach molekularnych i zniekształceniach sieci krystalicznej wywołanych przez impulsy światła podczerwonego. Chociaż dokładny mechanizm, jak światło indukuje nadprzewodnictwo, nie jest jeszcze w pełni zrozumiany, te badania stanowią ważny krok naprzód. Odkrycia te otwierają nowe możliwości dla przyszłych badań i zastosowań technologicznych, takich jak wysoce wydajne komputery kwantowe czy bezstratna transmisja energii.

Wcześniejsze badania wykazały, że niektóre materiały miedziane mogą tymczasowo zmieniać swoje właściwości pod wpływem światła. Fizycy obserwowali, że współczynnik odbicia tych materiałów zmienia się na krótkie okresy, liczone w pikosekundach, co sugerowało możliwość spadku oporu. Jednak te zmiany były tak krótkotrwałe, że trudno było je uznać za dowód nadprzewodnictwa.

Ostatnie badania zespołu Cavalleriego znacząco wydłużyły czas trwania nadprzewodnictwa indukowanego światłem do dziesiątek nanosekund, co pozwoliło na dokładniejsze badanie tego zjawiska. „Nasza praca toruje drogę do przełomowych eksperymentów nad fotoindukowanym efektem Meissnera i inspiruje do myślenia o zastosowaniach układów nadprzewodzących w zintegrowanych urządzeniach opartych na nowoczesnej elektronice,” powiedział Matthias Budden, jeden z badaczy.

Pomimo tych ekscytujących wyników, społeczność naukowa pozostaje podzielona. Niektórzy badacze są przekonani, że eksperymenty Cavalleriego dostarczają bezsprzecznych dowodów na istnienie nadprzewodnictwa w miedziankach pod wpływem światła. Inni zaś wskazują na potrzebę dalszych badań, aby jednoznacznie potwierdzić te obserwacje.

Ostatecznie, te odkrycia podkreślają potencjał światła jako narzędzia do manipulacji właściwościami materiałów w sposób, który wcześniej był nieosiągalny. Jeśli te badania zostaną potwierdzone, mogą one zrewolucjonizować nasze podejście do nadprzewodnictwa i otworzyć drzwi do nowych technologii, które mogą działać w warunkach bardziej zbliżonych do codziennego życia.

Badania te są finansowane przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC) oraz Niemiecką Fundację Badawczą (DFG) i prowadzone w ścisłej współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Oksfordzkiego, Uniwersytetu w Parmie oraz z Synchrotronem ELETTRA w Trieście.