27/04/2018
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
Piattaforme Tecnologiche - Fisica
Dimostrata la capacità della luce di modificare le  proprietà elettroniche dei superconduttori

 

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.

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