Fysiker vid MIT har utvecklat ett nytt mikroskop som använder terahertzljus för att för första gången direkt observera dolda kvantvibrationer i ett supraledande material. Enheten komprimerar terahertzljuset för att övervinna dess våglängdsbegränsningar och avslöjar friktionsfria elektronflöden i BSCCO. Detta genombrott kan öka förståelsen för supraledning och terahertzbaserad kommunikation.
Forskare vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) har skapat ett terahertzmikroskop som kringgår diffraktionsgränsen, vilket gör det möjligt för dem att avbilda kvantskaliga egenskaper i supraledare. Studien publicerades i Nature 2026 och beskriver hur teamet använde spinntroniska emittrar för att generera korta terahertzpulser och en Bragg-spegel för att fokusera ljuset på små prover som är mindre än ljusets våglängd, som sträcker sig över hundratals mikrometer. Detta möjliggjorde observation av kollektiva elektronoscillationer i BSCCO (bismuth strontium calcium copper oxide), en högtemperatursupraledare som kyls nära den absoluta nollpunkten. Elektronerna rörde sig som en suprafluid och skakade med terahertzfrekvenser i ett friktionsfritt tillstånd. > Med det nya mikroskopet kan vi nu se ett nytt läge för supraledande elektroner som ingen någonsin har sett förut, säger Nuh Gedik, Donner Professor of Physics vid MIT. Huvudförfattaren Alexander von Hoegen, som är postdoktor vid MIT:s materialforskningslaboratorium, påpekar utmaningen: > Du kanske har ett prov på 10 mikrometer, men ditt terahertzljus har en våglängd på 100 mikrometer, så det du mäter är mestadels luft. Teamet, som består av Tommy Tai, Clifford Allington, Matthew Yeung, Jacob Pettine, Alexander Kossak, Byunghun Lee och Geoffrey Beach, samarbetade med forskare från Harvard University, Max Planck Institutes och Brookhaven National Laboratory. Terahertzljus, som ligger mellan mikrovågor och infrarött, matchar atomvibrationer och är icke-joniserande, med potential inom säkerhet, medicinsk bildbehandling och trådlös höghastighetskommunikation. Von Hoegen lyfter fram olika tillämpningar: > Det finns ett stort intresse för att ta Wi-Fi eller telekommunikation till nästa nivå, till terahertzfrekvenser. Mikroskopet har upptäckt distorsioner i terahertzfält från supraledande elektronresponser, vilket öppnar vägar för att studera andra tvådimensionella materials excitationer.
