由国家自然科学研究所 无花果
一个
有机超导体κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br中6 fs激光脉冲辐射的SHG和THG光谱
对中心对称材料中SHG的观察表明，非线性电流不能用欧姆定律来描述
右图显示了样品的晶体结构
信用:NINS/国际监测系统 在一个有机超导体中，一个极化的千兆赫电流由一个超短激光驱动
这与欧姆定律所证明的常识相反
e
光的振荡电场不能感应出净电流
电流在超导转变温度附近增强
光驱动的千兆赫兹电流为计算机的高速运行开辟了一条道路，它比传统的计算机快一百万倍
在现代信息技术中，数据是由中央处理器中的电子运动来处理和携带的
在电路中，电子在外加电场的作用下向所需的方向运动
电子运动的开关频率，例如被称为“中央处理器时钟”，是千兆赫(109赫兹)的量级
另一方面，频率为千兆赫(1015赫兹)的振荡光场具有实现千兆赫开关操作的潜力
如果一个人能以光的频率移动电子，数据处理的速度可能比传统计算机快一百万倍
然而，光的电磁振荡从未驱动极化电流(即
e
光脉冲期间电流的时间平均值为零)，因为振荡光场是时间/空间对称的
东北大学、名古屋大学、分子科学研究所、冈山科学大学和中央大学的研究人员已经成功地通过超短激光脉冲的照射将有机超导体中的电子向特定方向移动
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2
(一)SHG的载波包络相位相关性(二)SHG的温度相关性
(样品的超导转变温度为11
5 K
)信贷:NINS/国际监测系统 根据欧姆定律，感应电流(和电子速度)与外加电场成正比
注意，如果电子在固体中多次散射，欧姆定律成立
事实上，材料的电阻率由电子-电子和/或电子-声子散射过程决定
然而，如果电场可以在比散射时间短的时间尺度上施加，固体中的电子没有足够的时间被平均
相反，电子应该被加速并产生极化的净电流
因此，研究人员试图利用超短激光脉冲来实现这种“无散射电流”，这种超短激光脉冲比电子的散射时间(在有机超导体中约为40飞秒)要短得多
实现这种实验的一个障碍是不可能对这种短时电流进行电检测
因此，研究人员采用光学检测
众所周知，二次谐波产生(SHG)是检测电子对称性破缺的方法，例如铁电体中的宏观偶极矩
极化电流也可以引起SHG效应，这是电子对称性破缺的另一种类型
研究人员将脉冲宽度约为6 fs (6 × 10-15 s)的超短激光照射在有机中心对称超导体κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br上，并探测到二次谐波的产生(SHG)
这与常识相反，因为SHG只在空间对称性被打破的材料中产生
他们对中心对称材料中SHG的探测表明，在光照射过程中产生了极化的净电流
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三
有机超导体κ- BEDT-TTF化合物中由千兆赫非线性电流感应的SHG的示意图 为了证实这种非线性极化电流，研究人员研究了载波包络相位(CEP光的振荡和它的包络之间的相对相位)依赖的SHG，因为CEP敏感性质是电流感应SHG的特征行为
SHG强度的周期性变化作为CEP的函数，是观测到的SHG实际上归因于无散射电流的证据
研究人员进一步证明了无散射电流和超导性之间的关系
目前的结果(图
2b)表明在低于50 K的温度范围内检测到SHG(>超导转变温度(TSC=11
5 K))
结果还表明，SHG强度向低于25 K的转变温度快速增长，表明无散射电流对“超导涨落”敏感
在许多超导体中，超导涨落或超导性的微观种子是在高于超导转变的温度下发现的，二次谐波强度的增加似乎与超导涨落有关
研究人员说，“随着对无散射非线性千兆赫电流的进一步了解，我们也许能够制造出运算速度为千兆赫的计算机，这比现在的千兆赫快一百万倍
这种现象也可以作为阐明超导态微观机制的工具，因为它对超导涨落很敏感
"
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