Supercondutividade induzida por luz é criada dentro de um chip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/11/2023

Dentro do chip, os pulsos de corrente de picossegundos são lançados, transportados e detectados, demonstrando a supercondutividade induzida pela luz.
[Imagem: Eryin Wang/MPSD]

Supercondutividade induzida pela luz

Nos últimos anos, um composto de potássio e carbono (K₃C₆₀) juntou-se a alguns materiais exóticos que apresentam uma supercondutividade fotoinduzida, ou seja, eles se tornam supercondutores quando alvejados por um feixe de luz.

Isto torna o K₃C₆₀ um supercondutor orgânico (à base de carbono), pertencente à família dos fulerenos, mais conhecidos como moléculas "bola de futebol", já que são formadas por 60 átomos de carbono em uma estrutura que lembra os gomos da bola. Essa supercondutividade gerada por um laser chamou a atenção porque o carbono sequer é um bom condutor de eletricidade - o normal nessa área é trabalhar com cupratos, que são compostos à base de cobre.

Agora, pesquisadores do Instituto Max Planck para a Estrutura e Dinâmica da Matéria, na Alemanha, mostraram que essa capacidade de ativar a supercondutividade com um feixe de laser pode ser integrada em um chip, abrindo caminho para aplicações optoeletrônicas, sobretudo nas novas arquiteturas de computação com luz.

Eryin Wang e seus colegas conectaram filmes finos de K₃C₆₀ a interruptores fotocondutores com guias de onda co-planares. Usando um pulso de laser visível para acionar a chave, eles enviaram através do material um forte pulso de corrente elétrica, com duração de apenas um picossegundo. Depois de percorrer o sólido a cerca de metade da velocidade da luz, o pulso de corrente atingiu outro interruptor, que serviu como detector, que então revelou as assinaturas elétricas características da supercondutividade.

Esquema do dispositivo desenvolvido pela equipe.
[Imagem: E. Wang et al. - 10.1038/s41467-023-42989-7]

Aplicações

Os dados também mostraram que a resposta elétrica do K₃C₆₀ fotoexcitado não é linear, ou seja, a resistência da amostra depende da corrente aplicada. Esta é uma característica fundamental da supercondutividade, que valida algumas das observações anteriores e ainda fornece novas informações e perspectivas sobre a física e as aplicações desses filmes finos orgânicos.

Embora a demonstração ainda esteja no nível da pesquisa fundamental, a possibilidade de integração da supercondutividade em chips optoeletrônicos pode levar à fabricação de circuitos integrados de alta velocidade, incluindo todas as plataformas fotônicas, além da computação quântica.

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