Under normal elektronbandsteori, Mott isolatorer borde leda elektricitet, men de gör det inte på grund av interaktioner mellan deras elektroner. Men nu, forskare från RIKEN-klustret för banbrytande forskning har visat att ljuspulser kan användas för att förvandla dessa material bortom enkla ledare till supraledare - material som leder elektricitet utan energiförlust. Denna process skulle ske genom en okonventionell typ av supraledning känd som "eta-parning".

Med hjälp av numeriska simuleringar, forskarna fann att denna okonventionella typ av konduktivitet, som tros ske under icke-jämviktsförhållanden i starkt korrelerade material som kuprater med hög Tc och järnpnictider, uppstår på grund av ett fenomen som kallas eta-parning. Detta skiljer sig från den supraledning som observeras i samma starkt korrelerade material under jämviktsförhållanden, och tros involvera frånstötande interaktioner mellan vissa elektroner i strukturen. Det skiljer sig också från traditionell supraledning, där fenomenet uppstår på grund av interaktioner mellan elektroner och vibrationer i kristallstrukturen, inducera ömsesidig interaktion mellan elektroner genom vibrationer och därmed övervinna repulsionen mellan elektronerna.

Trettio år sedan, den matematiska fysikern Chen-Ning Yang föreslog ursprungligen idén om eta-parning, men eftersom det var ett rent matematiskt koncept, det uppfattades som ett virtuellt fenomen som inte skulle äga rum i den verkliga världen. Men för denna studie, forskarna använde icke-jämviktsdynamik för att analysera effekten av ljuspulser på en Mott-isolator, och fann att effekten faktiskt skulle inträffa i den verkliga världen. "Vad är intressant, " säger första författaren Tatsuya Kaneko, en postdoktor vid RIKEN Cluster for Pioneering Research, "är att våra beräkningar visade att detta sker utifrån den vackra matematiska struktur som Yang och hans anhängare formulerade för så många år sedan."

Enligt Seiji Yunoki, som ledde forskargruppen, "Detta arbete ger nya insikter inte bara om fenomenet icke-jämviktsdynamik, men också kan leda till utvecklingen av nya högtemperatursupraledare, vilket kan vara användbart i applikationer. Det som återstår är att utföra faktiska experiment med Mott-isolatorer för att verifiera att denna process faktiskt äger rum."