En théorie des bandes d'électrons normales, Les isolateurs Mott doivent conduire l'électricité, mais ils ne le font pas en raison des interactions entre leurs électrons. Mais maintenant, des scientifiques du RIKEN Cluster for Pioneering Research ont montré que des impulsions lumineuses pouvaient être utilisées pour transformer ces matériaux au-delà de simples conducteurs en supraconducteurs, des matériaux qui conduisent l'électricité sans perte d'énergie. Ce processus se produirait grâce à un type non conventionnel de supraconductivité connu sous le nom d'"appariement eta".

A l'aide de simulations numériques, les chercheurs ont découvert que ce type de conductivité non conventionnel, qui est censé avoir lieu dans des conditions de non-équilibre dans des matériaux fortement corrélés tels que les cuprates à haute Tc et les fer-pnictides, survient en raison d'un phénomène connu sous le nom d'appariement eta. Ceci est différent de la supraconductivité observée dans les mêmes matériaux fortement corrélés dans des conditions d'équilibre, et on pense qu'il implique des interactions répulsives entre certains électrons au sein de la structure. Elle est également différente de la supraconductivité traditionnelle, où le phénomène se produit en raison d'interactions entre les électrons et les vibrations de la structure cristalline, induire des interactions mutuelles entre les électrons par des vibrations et surmonter ainsi la répulsion entre les électrons.

Il y a trente ans, le physicien mathématicien Chen-Ning Yang a proposé à l'origine l'idée de l'appariement eta, mais parce que c'était un concept purement mathématique, il était compris comme un phénomène virtuel qui n'aurait pas lieu dans le monde réel. Mais pour la présente étude, les chercheurs ont utilisé la dynamique de non-équilibre pour analyser l'effet des impulsions lumineuses sur un isolant de Mott, et a constaté que l'effet se produirait en fait dans le monde réel. "Ce qui est intéressant, " dit le premier auteur Tatsuya Kaneko, chercheur postdoctoral au RIKEN Cluster for Pioneering Research, "est que nos calculs ont montré que cela se produit sur la base de la belle structure mathématique que Yang et ses disciples ont formulée il y a tant d'années."

Selon Seiji Yunoki, qui a dirigé l'équipe de recherche, "Ce travail fournit de nouvelles informations non seulement sur le phénomène de la dynamique de non-équilibre, mais pourrait également conduire au développement de nouveaux supraconducteurs à haute température, ce qui pourrait être utile dans les applications. Il ne reste plus qu'à effectuer des expériences réelles avec des isolateurs Mott pour vérifier que ce processus a bien lieu."