För första gången använde forskare framgångsrikt laserpulser för att excitera en järnbaserad förening till ett supraledande tillstånd. Det betyder att den ledde elektricitet utan motstånd. Järnföreningen är en känd supraledare vid ultralåga temperaturer, men denna metod möjliggör supraledning vid högre temperaturer. Förhoppningen är att denna typ av forskning skulle kunna förbättra energieffektiviteten i elektrisk utrustning och elektronisk utrustning avsevärt.

"Förenklat uttryckt, vi visade att under de rätta förhållandena, ljus kan inducera ett tillstånd av supraledning i en järnförening. Så den har inget motstånd mot en elektrisk ström, " förklarade projektforskaren Takeshi Suzuki från Institutet för fast tillståndsfysik vid University of Tokyo. "Tidigare kan det till och med ha kallats alkemi, men i verkligheten förstår vi de fysiska processer som omedelbart förändrade en normal metall till en supraledare. Det är spännande tider för fysiken."

Superledning är ett hett ämne inom fast tillståndets fysik, eller snarare en mycket, väldigt kall en. Som Suzuki förklarade, supraledning är när ett material, ofta en elektrisk ledare, bär en elektrisk ström men ökar inte resistansen i kretsen. Om detta kan förverkligas, det skulle innebära att enheter och infrastruktur baserad på sådana principer skulle kunna vara extremt energieffektiva. Med andra ord, det kan en dag spara pengar på din elräkning – föreställ dig det.

Dock, för närvarande finns det en hake på varför du inte redan ser supraledare-baserade tv-apparater och dammsugare i butikerna. Material som järnselenid (FeSe) forskarna undersökte endast supraledning när de är långt under vattnets fryspunkt. Faktiskt, vid omgivningstryck är FeSe vanligtvis supraledande vid cirka 10 grader över absoluta nollpunkten, eller runt minus 263 grader Celsius, knappt varmare än kylan, mörka djup av rymden.

Det finns ett sätt att locka FeSe till supraledning vid något mindre förbjudande temperaturer på upp till runt minus 223 grader Celsius, men detta kräver enorma tryck för att appliceras på provet, cirka sex gigapascal eller 59, 000 gånger standardatmosfär vid havsnivå. Det skulle visa sig opraktiskt för implementering av supraledning i användbara enheter. Detta utgör sedan en utmaning för fysiker, om än en som tjänar till att motivera dem när de strävar efter att en dag bli de första att presentera en rumstemperatur supraledare för världen.

"Varje material i vårt dagliga liv har sin egen karaktär. Skum är mjukt, gummi är flexibelt, glas är genomskinligt och en supraledare har en unik egenskap att ström kan flyta smidigt utan motstånd. Det här är en karaktär vi alla skulle vilja träffa, " sa doktoranden Mari Watanabe, även från Institutet för fasta tillståndets fysik. "Med en hög energi, ultrasnabb laser, vi observerade framgångsrikt ett framväxande fotoexciterat fenomen – supraledning – vid den varmare temperaturen på minus 258 grader Celsius, som vanligtvis skulle kräva högt tryck eller andra opraktiska kompromisser."

Denna forskning är den senaste i en lång rad steg från upptäckten av supraledning till den efterlängtade dagen då en rumstemperatur supraledare kan bli möjlig. Och som med många nya studieområden inom fysik, det kan finnas tillämpningar som ännu inte har planerats. En möjlig användning av denna idé med fotoexcitering är att uppnå höghastighetskopplingskomponenter för beräkning som också skulle producera lite värme, på så sätt maximera effektiviteten.

"Nästa, vi kommer att söka efter mer gynnsamma förhållanden för ljusinducerad supraledning genom att använda en annan typ av ljus, och så småningom uppnå rumstemperatur supraledning, ", avslutade Suzuki. "Supraledning kan dramatiskt minska spillvärme och energi om den kan användas i vardagen vid rumstemperatur. Vi är angelägna om att studera supraledning för att lösa energiproblemet, som är ett av de allvarligaste problemen i världen just nu."