Dette arbeidet begynte i 1975, under fullføringen av et diplomprosjekt ved Moskva Institute of Electronic Technology. Så ønsket jeg å lage et filmaktivt element ved å bruke varme elektroner. Men da jeg lærte om Ginzburg-Kirzhnits-hypotesen, foreslått i 1963, innså jeg at smørbrødene jeg måtte lage nøyaktig oppfylte kravene til denne hypotesen.

I 1957 Bardeen-Cooper-Schrieffer skapte teorien om superledning, der hovedrollen i fenomenet superledning ble tildelt dannelsen av sammenkoblede elektroner gjennom interaksjon med fononer og den kritiske temperaturen for overgangen til et metall til superledningstilstanden bestemmes av en viss karakteristisk temperatur for fononer. Denne karakteristiske temperaturen er omtrent lik Debye-temperaturen til fononer, og den kritiske temperaturen for overgangen til metallet til den superledende tilstanden bestemmes av formelen:

hvor g en konstant proporsjonal med tiltrekningskraften mellom elektroner. Siden Debye-temperaturen til fononer ikke kan overstige flere hundre grader, viste et grovt estimat av fononmekanismen for superledning på den tiden at den kritiske temperaturen til fononmekanismen ikke kan overstige 25 ° K. Derfor foreslo Ginzburg - Kirzhnits å bruke andre partikler for å pare elektroner, for eksempel type elektroneksitoner. Siden Debye-temperaturen til eksitoner kan være tusenvis og til og med titusenvis av grader, har grove teoretiske beregninger vist at den kritiske temperaturen til den eksitoniske mekanismen for overgangen til et metall til superledende tilstand kan nå 300 ° K eller mer, som tilsvarer til romtemperatur og over. Dette er hvordan designet av Ginzburg-Kirzhnitz-sandwichen for eksitonmekanismen for superledning ble født, som du ser i fig. 1, selv om jeg nå vet med sikkerhet at i en slik sandwich aldri vil elektronparing skje gjennom interaksjon med eksitoner.

Fig.1 Sandwich for eksitonmekanismen for superledning.

Dessuten kan jeg si at under utviklingen av den eksitoniske teorien om høytemperatursuperledning ble det gjort en unøyaktighet i beregningen av elektronbølgefunksjonene, slik at den kritiske temperaturen til eksitonmekanismen ikke bare kan nå romtemperatur, men også overstige den flere ganger. På den tiden hadde jeg muligheten til å møte en av utviklerne av teorien om høytemperatursuperledning. Da jeg spurte ham om en eksitonisk mekanisme for superledning kunne oppstå i en struktur som består av metallkuler som måler flere interatomære avstander, omgitt av et tynt lag med dielektrikum og komprimert til interatomiske avstander. Han svarte at det er i slike strukturer det bør observeres. Siden den gang begynte han å lage smørbrød i flere lag, der hovedlaget hadde den ovennevnte strukturen. På slutten av oppgaveprosjektet oppdaget jeg at det på flere prøver er strømhopp i strøm-spenningskarakteristikkene, og deres konduktivitet endres med en størrelsesorden ved en viss spenning. Dette er vist i fig. 2. Figur 3 viser en typisk karakteristikk av superleder-isolator-superlederstrukturer.

Fig.2 V.A.H. prøver målt i 1976

Fig. 3 Typiske strøm-spenningsegenskaper for strukturer superleder isolator superleder.

Slik oppførsel av strømspenningskarakteristikken i de studerte fenomenene eksisterer bare i superleder-isolator-superlederstrukturer (S - I -S). Jeg møtte igjen en av utviklerne av høytemperaturteorien, og jeg klarte å overbevise ham om at slike egenskaper kan gis av strukturerS-jeg-S. Han trodde ikke på disse resultatene, siden de teoretisk beviste at det er praktisk talt umulig å implementere eksitonmekanismen for superledning i praksis, siden metallet må ha en tykkelse på 5Å, og dette er ett atomlag, som er umulig å oppnå. Men teori er teori, og praksis forblir sannhetskriteriet.

Jeg trodde at etter å ha kommet til Voronezh på oppdrag, kunne jeg umiddelbart fortsette å jobbe. Men skjebnen ble annerledes. Og da jeg leste artikkelen i 1987. om oppdagelsen av superledende keramikk, hvor det ble skrevet da Müller kom til Bednorz og spurte hvordan man kunne lage en struktur bestående av metallkuler av flere interatomiske størrelser, omgitt av et tynt lag med dielektrikum og komprimert til interatomiske avstander. Han svarte med å sintre keramikk. Dette er hvordan superledende keramikk ble født, den kritiske temperaturen, som på den tiden nådde 112 ° K. Etter det trodde jeg at de snart ville nå romtemperatur. Det eneste som trøstet meg litt var at prøvene ikke ble tatt ved sintring av keramikk, men ved naturlig dyrking i visse miljøer. Etter denne meldingen forlot jeg superledningsevnen fullstendig. Men nesten tjue år har gått siden oppdagelsen av superledende keramikk, og det har ikke vært rapporter om oppdagelsen av superledning ved romtemperatur.

I desember 2002 Jeg fikk ideen om igjen å undersøke prøver laget for snart 30 år siden. Jeg kom til garasjen, åpnet studentens koffert og tok dem med til laboratoriet. Og nå om det jeg så på dem.

I fig.4 , ris.5 , ris.6 , ser du tre grafer og VAC., Oppsemi hvafødt i 1976, i sentrum er det en typisk strøm-spenningskarakteristikk. for strukturer S-I-S,På bunnen CVC. prøver målt i 2002

Fig.4 V.A.H. målt i 1976

Fig.5 Typisk V.A.H. S-I-S strukturer.

Fig.6 V.A.H. målt i 2002

Alle av dem har tre karakteristiske seksjoner, innledende med høy motstand, deretter når spenningen når 2Δ / e , et strømhopp, og det tredje som ved konvensjonell tunneldrift i metall-isolator-metallstrukturer. Men hvis de oppnådde egenskapene er assosiert med fenomenet superledning, må det være en kritisk temperatur der superledning forsvinner. Når du kobler prøver til en likestrømkilde, på strøm-spenningskarakteristikk. en gestiresesløyfe observeres. Videre er bredden av gestiresis en funksjon av temperatur og blir ved en kritisk temperatur lik null. På fig. 7 ser du avhengigheten av gestiresebredden av temperaturen.

Fig. 7. Avhengighet av gestiresisbredden av temperatur:

a) ved 77°K, b) ved 300°K, c) ved 620°K.

Det kan antas at i slike komplekse lagdelte smørbrød kan hysterese være forårsaket av mobile ioner. Men i dette tilfellet, med synkende temperatur, bør bredden av gestiresis reduseres, siden mobiliteten til ioner avtar. Og i grafene i fig. 7 ser vi det motsatte bildet: med synkende temperatur øker bredden på gestiresis, noe som bare er typisk for strukturer S-jeg-S. Basert på disse resultatene kan vi konkludere med at den kritiske temperaturen for overgang til den superledende tilstanden til prøvene som studeres er omtrent 620 °K. eller 350°C.

Hvis disse prøvene er superledende, bør Josephson-effekter være tilstede på dem. Ved å dele prøven i deler ble det identifisert områder hvor tykkelsen på dielektrikumet mellom metallene ikke oversteg 20 Å. Ved måling av utvalgte prøver på kurvesporere, ved påføring av en vekselspenning med en frekvens på 50 Hz. en ellipse ble observert på skjermen. Du kan se dette i fig. 8

Fig.8. Ellipse på vekselspenning.

Fig.9. Ellipse pluss pulsertrinngenerator.

Som en professor i Moskva sa til meg: en ellipse som en ellipse har ingenting interessant i seg. Faktisk har den riktig geometrisk form, og det er ikke noe interessant i selve ellipsen. Det interessante er hvordan det ble oppnådd på karakterografskjermen. Det er to måter å oppnå en ellipse på: fra én signalkilde gjennom en RC-kjede eller fra to signalkilder. Det første alternativet ble simulert ved hjelp av et dataprogram. Da ellipsen nærmet seg den vertikale eller horisontale aksen, degenererte ellipsen til en rett linje. Og som du ser i fig. 8, er ellipsen nesten horisontal. Dette betyr at ellipsen ble oppnådd ved bruk av to signalkilder. Hvis en signalkilde er en kurvesporer, kan den andre signalkilden bare være prøven som studeres. Hvis du ser på fig. 9 på en annen kurvesporer, så når trinngeneratoren er slått på, observeres pulser fra trinngeneratoren på ellipsen. Prøven oppfører seg på en slik måte at det signalet det mottar er det det genererer. Jeg vet at ingenting er kjent om lavfrekvent generering av Josephson-kryss. Men dette er enkelt å sjekke for de som har mulighet til å jobbe med disse overgangene. Det er nok å koble en av superlederne gjennom kapasitansen og på kurve-karakter-skjermen vil du observere en ellipse og pulser og ethvert annet signal som brukes i kurve-karakteren.

For å studere prøver ved likestrøm ble kapasitansen fjernet. Prøven ble koblet til kurvesporeren som til en likestrømkilde. Som et resultat, ved null spenning over prøven, strømmet en likestrøm gjennom den. Du kan se dette på fig. 10. I superledning kalles en slik strøm en konstant superledende Josephson-strøm og er forårsaket av tunnelering av Cooper-par når fasekoherensen deres brytes.

Fig. 10. Superledende strøm, ved null spenning på prøven.

Fig. 11. Avhengighet av superledende strøm på magnetisk Enger.

Fig. 12. KontrollMedsuperledende elektrisk støt

Hvis dette er en superledende strøm, bør det i et magnetfelt gi et diffraksjonsmønster. Forsøket ble utført ved bruk av permanente magneter, og avstanden mellom magneten og prøven varierte. Strømmen ble målt som en funksjon av avstanden mellom magneten og prøven. Du kan se resultatene oppnådd i Fig. 11. Tilten til venstre, ifølge teorien om superledning, er assosiert med tillegg av sitt eget magnetiske felt til det ytre feltet, som oppstår ved høye strømmer gjennom krysset. Jeg vil si med en gang at når man undersøkte hvert lag som utgjør sandwichen separat, ble ingen av de ovennevnte egenskapene observert. Derfor kan det antas at dannelsen av Cooper-par skjer gjennom interaksjon av elektroner i hovedlaget med partikler i et annet lag. Kanskje er dette en eksitonisk mekanisme. Og hvis dette er tilfelle, kan den superledende strømmen enkelt kontrolleres ved hjelp av en ekstra metallelektrode som finnes i sandwichen. Når pulser fra trinngeneratoren ble tilført den ekstra elektroden, dukket det opp en familie av utgangskarakteristikker på kurvegrafskjermen. Du kan se dette på fig. 12. Den ligner en familie av transistorutgangsegenskaper. Derfor, ved å bruke effekten av å kontrollere superledende strøm, er det mulig å lage aktive elementer for å konvertere og forsterke elektriske signaler. Enheter laget med denne effekten vil kunne fungere ved temperaturer fra 0°K. opptil 620°K. og ved frekvenser over 100 GHz. På fig. 12 ser du således egenskapene til den første superledende aktive enheten for å konvertere og forsterke elektriske signaler.

Og nå om studiet av absorpsjon og emisjon av elektromagnetiske mikrobølgebølger. Prøven ble koblet til kurvesporeren som en spenningskilde. Den første delen av Josephson-krysset kan sees i fig. 13.

Fig. 13. Innledende snitt av strøm-spenningskarakteristikk.

Fig. 14. Strøm-spenningskarakteristikk. når de utsettes for Elektromagnetiske bølger i mikrobølger.

Fig. 15. Struktur av hovedlaget.

I begynnelsen av seksjonen observeres hysterese, hvis bredde avhenger av magnetfeltet. Når et magnetfelt påføres, øker bredden på gestiresen. Denne overgangen ble utsatt for mikrobølger. stråling, og resultatene er presentert i fig. 14. Som du kan se, som et resultat av absorpsjonen av elektromagnetiske bølger, ble det dannet et horisontalt trinn. Størrelsen på dette trinnet i volt er relatert til frekvensen av bestråling, ladningen til elektronet og Plancks konstant. Foreløpige målinger og beregninger av Plancks konstant viser at verdien sammenfaller med tabellverdien med en nøyaktighet på 0,02 prosent. For å forbedre nøyaktigheten er det nødvendig med kalibrerte måleinstrumenter. Og nå om strålingen fra elektromagnetiske bølger. Hvis du øker strømmen som går gjennom prøven, dannes rødfiolette plasmakuler over overflaten, som tilsvarer luftplasma. Dette skjer når intensiteten til de utsendte mikrobølgene. elektromagnetiske bølger når verdier som er tilstrekkelige til å ionisere luftmolekyler. Som et resultat av dannelsen av plasmakuler, dannes et spor på overflaten av prøven, som litt avslører strukturen til materialet til sandwichens hovedlag. Du kan se dette på Fig. 15. Bildet er tatt med veldig høy forstørrelse, så klarheten er ikke særlig god.

La oss nå diskutere resultatene som er oppnådd. Jeg måtte møte forskere og spesialister. Noen av dem prøver å forklare resultatene oppnådd av kontaktfenomener, selv om de ikke sier hvilke. Derfor vil jeg si at det ser ut til at de har en dårlig forståelse av egenskapene til kontaktfenomener og spesielt tunnelfenomener i strukturer S-ER. Andre er enige om at alle de gitte egenskapene samsvarer med struktureneS-I -S, men for å bekrefte superledning er det nødvendig å måle den diamagnetiske susceptibiliteten til prøvene, siden ved overgang til superledende tilstand blir alle materialer sterke diamagnetiske. Jeg er enig i dette. Men la oss nærme oss dette problemet fra den andre siden. La oss si at vi forsker på de diamagnetiske egenskapene til materialer, vi kjenner ikke resultatene gitt i dette arbeidet, og disse strukturene kommer til oss. Vi oppdager sterk diamagnetisme på dem ved romtemperatur, som superledere. Kan vi si at dette er superledning? Selvfølgelig ikke, siden hovedegenskapen til superledning er når motstanden til lederen blir null. Hvis du ser på fig. 10, så flyter det ved null spenning en strøm gjennom prøven. Og dette bekrefter bare at motstanden til prøven er null. I tillegg er alle Josephson-effekter kun assosiert med tunnelering av Cooper-par, og i prøvene som studeres observerer vi nesten alle Josephson-effekter. Dette betyr at det kan argumenteres for at Cooper-par eksisterer i prøvene som studeres, og eksistensen av Cooper-par er hovedbetingelsen for forekomsten av superledning, ifølge BCS-teorien. Under forskningen ble det oppdaget en kritisk temperatur og strøm, og prøvene i et magnetfelt oppfører seg på samme måte som superleder-isolator-superlederstrukturer. Derfor er det ingen tvil om at metallkuler omgitt av et tynt lag med dielektrikum er i en tilstand av superledning ved romtemperatur og over. Vi vil gjennomføre diamagnetiske studier av prøvene så snart som mulig. Men det er ingen tvil om at de diamagnetiske egenskapene til prøvene vil være de samme som for konvensjonelle superledere, siden det i naturen ikke er to forskjellige fenomener som viser de samme egenskapene. Takk for din oppmerksomhet. Jeg vil være takknemlig for alle som kan gi støtte og bistand i dette arbeidet.

Litteratur:

1. Ginzburg V.L., Kirzhnits D.A. Problemet med høytemperatursuperledning - M.: Nauka, 1977. – 400 s.

2.Bukkel V. Superledning. – M.: Mir, 1975.-364 s.

3. Solimar L. Tunneleffekt i superledere. – M.: Mir, 1974.- 428 s.

4. Derunov V. Nettsted

Illustrasjonsopphavsrett Thinkstock Bildetekst Superledere kan brukes til å lage elektriske nettverk

Ved omtrent -270 grader Celsius lar noen metaller elektrisk strøm passere uten motstand. Forskere har imidlertid lært å oppnå superledning ved en høyere temperatur på rundt 130 Kelvin (-143 Celsius), og stopper ikke der, og tror at denne verdifulle egenskapen kan reproduseres ved romtemperatur.

Superledere er preget av fullstendig fravær av motstand. Såkalte type I-superledere fortrenger magnetfeltet fullstendig.

Lignende type II-stoffer tillater tilstedeværelsen av superledning og et sterkt magnetfelt på samme tid, noe som gjør bruksområdet deres ekstremt bredt.

Hva er superledning?

Fenomenet i seg selv ble beskrevet av den nederlandske kjemikeren og fysikeren Heike Kammerling-Ottes i 1911. Han vant Nobelprisen to år senere.

Konseptet med superledning dukket først opp i de vitenskapelige verkene til den sovjetiske akademikeren Lev Landau, som for øvrig også mottok Nobelprisen for sitt arbeid i 1962.

Superledningsevnen til metaller er forklart ved å bruke konseptet med såkalte "Cooper-par": to elektroner forent gjennom et kvante med totalt null vinkelmomentum.

Lignende elektronpar forekommer i krystallgitteret til noen metaller når de avkjøles til ekstremt lave temperaturer.

Men senere, ved hjelp av cuprates - keramikk med høyt kobberinnhold - oppnådde forskere fremveksten av superledning ved temperaturer som er betydelig høyere enn kokepunktet for nitrogen (-196 Celsius), som, gitt den utbredte produksjonen av flytende nitrogen, gjør stoffer uten motstand relativt praktisk å bruke.

Takket være disse eksperimentene ble superledere utbredt og brukes i dag spesielt til avbildning i medisinske diagnostiske enheter som magnetiske skannere og magnetiske resonatorer.

De er også mye brukt i partikkelakseleratorer i fysikkforskning.

Og så grafen?

Professor ved Aalto-universitetet i Helsinki og Landau Institute of Theoretical Physics ved det russiske vitenskapsakademiet Grigory Volovik, innenfor rammen av Moskva internasjonale konferanse om kvanteteknologi, snakket om mulig oppnåelse av superledning ved høye temperaturer ved bruk av grafen, en flat modifikasjon .

Grafen, som superledere, er spådd å ha en lys fremtid - produsenter av både lyspærer og kroppsrustninger er interessert i det, for ikke å nevne utsiktene innen mikroelektronikk.

Illustrasjonsopphavsrett IBM Bildetekst Under normale forhold viser grafen egenskapene til en halvleder

Teoretiske fysikere beskrev dets potensial gjennom det 20. århundre, men det kom til praktisk forskning først i det 21. århundre: det var for beskrivelsen av egenskapene til grafen isolert fra grafitt som innfødte i Russland Konstantin Novoselov og Andrei Geim.

Ifølge Volovik kan kunnskap om egenskapene til elektromagnetiske felt gjøre det mulig å bygge en superleder basert på flate energibånd som kan observeres i «ideelt» grafen.

Og likevel - hva skal man gjøre med romtemperatur?

Den flate sonen som er karakteristisk for ideell grafen bør ha null energi gjennom hele planet.

Men selve strukturen til en todimensjonal allotrop modifikasjon av karbon ligner ofte på en "flatet pølse" i strukturen, sier professor Volovik.

Ikke desto mindre er eksperter ikke motløse: for øyeblikket jobber teoretikere med flere alternativer for utseendet til den flate energisonen som er nødvendig for å skape superledning under romforhold, inkludert superkjølte gasser.

I fjor innså amerikanske fysikere fra Stanford University hvordan grafens superledningsevne kan omsettes i praksis ved å bruke lag av monoatomisk karbon - faktisk grafen - og kalsium lagt på hverandre i en "sandwich".

Siden litt over et år siden, britiske forskere, kan vi snakke om en merkbar reduksjon i kostnadene ved produksjon av de nødvendige materialene.

Utfordringen, som alle ekspertene nevnt ovenfor sier, er nå å finne måter å produsere feilfri grafen i store volumer.

Fast, flytende, gass, plasma... hva annet?

En av materietilstandene som superledning og andre kvanteeffekter observeres for, er Bose-Einstein-kondensatet, oppkalt etter det teoretiske arbeidet til den indiske fysikeren Satyendra Bose og Albert Einstein.

Illustrasjonsopphavsrett Science Photo Library Bildetekst Satyendra Bose var banebrytende i studiet av partikkeladferd ved null Kelvin

Det er en spesiell form for materie - det er en tilstand av aggregering av fotoner og andre elementærpartikler relatert til bosoner, ved temperaturer nær null kelvin.

I 1995 - 70 år etter utgivelsen av teoretiske begrunnelser av Bose og Einstein - kunne forskere observere kondensat for første gang.

Først i 2010 klarte fysikere å skaffe et slikt kondensat for fotoner.

Spesielt beskrev Natalya Berloff, en lærer ved Skolkovo Institute of Science and Technology, som talte på konferansen, oppførselen til polaritoner - kvasipartikler som oppstår når fotoner samhandler med elementære eksitasjoner av mediet.

Berloff sa at hun forsøkte å presentere anvendelsen av kvanteteori for statsminister Dmitrij Medvedev og visestatsminister Arkady Dvorkovich i fjor sommer som et nasjonalt initiativ.

Noen av studentene ved Skolkovo Institute of Science and Technology deltar allerede aktivt i internasjonal forskning - spesielt er Berloffs studenter en del av et team av fysikere som beskriver oppførselen til de nevnte polaritonene.

MOSKVA, 13. september - RIA Novosti. Individuelle grafittkorn kan vise superledende egenskaper ved romtemperatur etter å ha blitt behandlet med vann og bakt i en ovn, noe som tyder på at superledning kan oppnås under normale forhold i praksis, sier tyske fysikere i en artikkel publisert i tidsskriftet Advanced Materials.

"Samlet sett indikerer dataene fra eksperimentet at superledning ved romtemperatur er mulig, og at metodene vi brukte kan bane vei for en ny generasjon superledere, hvis fremvekst vil gi fordeler for menneskeheten som fortsatt er vanskelig å vurdere," sa lederen for fysikkteamet, Pablo Esquinazi ( Pablo Esquinazi) fra universitetet i Leipzig (Tyskland).

Esquinazi og hans kolleger studerte de fysiske egenskapene til grafitt og andre former for karbon. I ett eksperiment helte forskerne grafittpulver i et reagensrør med vann, rørte det og lot det være i fred i 24 timer. Etter dette filtrerte fysikere grafitten og tørket den i en ovn ved en temperatur på 100 grader.

Som et resultat oppnådde forskere et sett med grafittgranulat med ekstremt interessante fysiske egenskaper. Dermed har overflaten til disse kornene superledende egenskaper som vedvarer selv ved en temperatur på 300 grader Kelvin, eller 26 grader Celsius.

Dette ble manifestert i utseendet til karakteristiske skarpe faseoverganger av det magnetiske momentet inne i kornene, som finnes i klassiske høytemperatursuperledere. Fysikere har aldri vært i stand til å verifisere om grafitt har to andre hovedtrekk ved slike materialer: fraværet av motstand og den såkalte Meissner-effekten - den fullstendige forskyvningen av magnetfeltet fra lederens kropp.

Oppdagelsen av selv en av effektene tyder imidlertid på at superledere med høy temperatur kan fungere ved romtemperatur.

Dessverre kan ikke grafittkornene oppnådd av Esquinazi og hans kolleger brukes som et "byggemateriale" for superledere. For det første har bare 0,0001% av massen av grafitt superledende egenskaper på grunn av det faktum at denne effekten bare observeres på overflaten av kornene. For det andre er denne formen for grafitt ekstremt skjør, og de fysiske egenskapene til kornene går ugjenkallelig tapt selv med den minste deformasjon.

I deres påfølgende arbeid planlegger fysikere å studere overflaten til kornene og rollen til hydrogenatomer som forblir på overflaten etter "vannbadet" og påfølgende tørking. I tillegg vil Esquinazi og kollegene hans teste om slike korn har null motstand og om Meissner-effekten forekommer i dem.

Superledning er et av de mest mystiske, bemerkelsesverdige og lovende fenomenene. Superledende materialer, som ikke har noen elektrisk motstand, kan lede strøm nesten uten tap, og dette fenomenet brukes allerede til praktiske formål i noen områder, for eksempel i magnetene til kjernefysiske tomografimaskiner eller partikkelakseleratorer. Eksisterende superledende materialer må imidlertid avkjøles til ekstremt lave temperaturer for å oppnå sine egenskaper. Men eksperimenter utført av forskere i år og sist har gitt noen uventede resultater som kan endre tilstanden til superlederteknologi.

Et internasjonalt team av forskere, ledet av forskere fra Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter, jobber med et av de mest lovende materialene - høytemperatursuperlederen yttrium-barium-kobberoksid (YBa2Cu3O6+x, YBCO), oppdaget at utsettelse av dette keramiske materialet for lyspulser fra en infrarød laser fører til at noen av materialets atomer kort endrer posisjon i krystallgitteret, noe som øker manifestasjonen av superledningseffekten.

Krystaller av YBCO-forbindelsen har en veldig uvanlig struktur. På utsiden av disse krystallene er det et lag av kobberoksid som dekker mellomlag som inneholder barium, yttrium og oksygen. Effekten av superledning ved bestråling med laserlys skjer nettopp i de øvre lagene av kobberoksid, hvor intensiv dannelse av elektronpar, de såkalte Cooper-parene, skjer. Disse parene kan bevege seg mellom krystalllag på grunn av tunneleffekten, og dette indikerer kvantenaturen til de observerte effektene. Og under normale forhold blir YBCO-krystaller superledere bare ved temperaturer under det kritiske punktet for dette materialet.

I eksperimenter utført i 2013 fant forskerne at det å skinne en kraftig infrarød laser på en YBCO-krystall førte til at materialet kort ble en superleder ved romtemperatur. Det er åpenbart at laserlys påvirker adhesjonen mellom lag av materiale, selv om mekanismen for denne effekten fortsatt ikke er helt klar. Og for å finne ut alle detaljene om hva som skjedde, vendte forskere seg til egenskapene til LCLS-laseren, den kraftigste røntgenlaseren til dags dato.

"Vi begynte å treffe materialet med pulser av infrarødt lys, som eksiterte noen av atomene, og fikk dem til å vibrere med en ganske sterk amplitude."
- sier Roman Mankowsky, en fysiker fra Max Planck Institute, -"Vi brukte deretter en røntgenlaserpuls umiddelbart etter den infrarøde laserpulsen for å måle den nøyaktige mengden forskyvning som skjedde i krystallgitteret."

Resultatene viste at pulsen av infrarødt lys ikke bare eksiterte atomene og fikk dem til å vibrere, men fikk dem også til å skifte ut av posisjon i krystallgitteret. Dette gjorde avstanden mellom kobberoksidlagene og andre lag av krystallen mindre i svært kort tid, noe som igjen førte til en økning i manifestasjonen av kvantekoblingseffekten mellom dem. Som et resultat blir krystallen en superleder ved romtemperatur, selv om denne tilstanden bare kan vare noen få pikosekunder.

"Resultatene vi oppnådde vil tillate oss å gjøre noen endringer og forbedre den eksisterende teorien om høytemperatursuperledere. I tillegg vil våre data gi uvurderlig hjelp til materialforskere som utvikler nye høytemperatursuperledende materialer med høy kritisk temperatur." - sier Roman Mankovsky, -"Og til syvende og sist vil alt dette, håper jeg, føre til drømmen om et romtemperatur superledende materiale som ikke krever noen kjøling i det hele tatt. Og fremveksten av et slikt materiale kan i sin tur gi en rekke gjennombrudd på mange andre områder som drar nytte av fenomenet superledning.»