La importancia del desorden en física sólo es comparable a la dificultad de estudiarlo. Por ejemplo, las propiedades características de los superconductores de alta temperatura se ven muy afectadas por las variaciones en la composición química del sólido. Las técnicas que permiten medir dicho desorden y sus efectos sobre las propiedades electrónicas, como la microscopía de efecto túnel, funcionan sólo a temperaturas muy bajas y son ciegas a estas físicas cercanas a la temperatura de transición. Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD) en Alemania y el Laboratorio Nacional Brookhaven en Estados Unidos ha demostrado una nueva forma de estudiar defectos en superconductores utilizando pulsos de luz de terahercios. Al adaptar los métodos utilizados en resonancia magnética nuclear a la espectroscopia de terahercios, el equipo pudo seguir por primera vez la evolución de los defectos en las propiedades de transporte hasta la temperatura de transición superconductora. Se ha publicado el trabajo del grupo Cavalleri. Física de la naturaleza.
La superconductividad, un fenómeno cuántico que permite que la corriente eléctrica fluya sin resistencia, es uno de los fenómenos más importantes de la física de la materia condensada debido a sus implicaciones tecnológicas transformadoras. Muchos materiales que se vuelven superconductores a las llamadas “altas temperaturas” (alrededor de -170 °C), como los conocidos superconductores de cuprato, obtienen sus notables propiedades del dopaje químico, que provoca desorden. Sin embargo, el efecto exacto de esta variación química sobre sus propiedades superconductoras aún no está claro.
En los superconductores, y en los sistemas de materia condensada en general, la deformación suele estudiarse con experimentos que implican una resolución espacial precisa, como el uso de puntas metálicas ultraafiladas. Sin embargo, la sensibilidad de estos experimentos limita su aplicación a temperaturas de helio líquido, muy por debajo de la transición superconductora, impidiendo así el estudio de muchas cuestiones fundamentales relacionadas con la autotransición.
Inspirándose en las técnicas de ‘espectroscopia multidimensional’ desarrolladas inicialmente para la resonancia magnética nuclear y posteriormente adaptadas a frecuencias ópticas visibles y ultravioleta por químicos que estudian sistemas moleculares y biológicos, los investigadores del MPSD ampliaron esta clase de técnicas donde el rango de frecuencia de recolección de terahercios es la resonancia sólida. Esta técnica implica excitar secuencialmente el material con múltiples pulsos intensos de terahercios, generalmente en una geometría colineal en la que los pulsos viajan en la misma dirección. Investigar la ley del superconductor cuprato.1,83Sénior0,17CuO4 (un material opaco que transmite luz mínima), el equipo amplió el esquema convencional aplicando espectroscopía bidimensional de terahercios (2DTS) a una geometría no lineal por primera vez, lo que permitió a los investigadores detectar no linealidades específicas de terahercios en sus permitieron separarse del dirección de emisión. .
Con esta técnica 2DTS de ángulo resuelto, los investigadores observaron que el transporte superconductor en cuprato se reactivaba después de la excitación mediante pulsos de terahercios, un fenómeno que denominaron “ecos de Josephson”. Sorprendentemente, estos ecos de Josephson revelaron que el error en el transporte superconductor era significativamente menor que el mismo error medido en el espacio superconductor mediante técnicas de resolución espacial, como los experimentos de microscopía de barrido. Además, la versatilidad de la técnica 2DTS de resolución de ángulo permitió al equipo medir el defecto cerca de la temperatura de transición superconductora por primera vez, demostrando que permanecía estable hasta un 70% relativamente caliente de la temperatura de transición.
Además de una comprensión más profunda de las misteriosas propiedades de los superconductores de cuprato, los investigadores enfatizan que estos primeros experimentos abren la puerta a muchas direcciones futuras interesantes. Además de la aplicación más amplia de 2DTS con resolución angular a otros superconductores y materiales cuánticos, la naturaleza ultrarrápida de 2DTS lo hace aplicable a estados transitorios de la materia que tienen una vida demasiado corta para la investigación convencional del desorden.
