Сверхпроводимость - одно из самых удивительных явлений в мире квантовой физики, и исследователи из Университета Вуллонгонга и Университета Монаша открыли новую главу в этой области с помощью своих исследований сверхпроводящих диодов. Эти диоды предоставляют нам возможность использовать безрассеивающийся сверхток, возникающий в сверхпроводнике, только в одном направлении, открывая новые перспективы для сверхпроводящих цепей.
Сверхпроводники отличаются нулевым сопротивлением и идеальным диамагнитным поведением. Они представляют собой особый класс материалов, где электроны образуют пары, называемые куперовскими парами, и сверхток представляет собой поток этих пар.
Недавно исследователи наблюдали невзаимный перенос сверхтока, приводящий к диодным эффектам, в различных сверхпроводящих материалах с различной геометрической структурой и дизайном, включая монокристаллы, тонкие пленки, гетероструктуры, нанопроволоки и джозефсоновские переходы. Иными словами были обнаружены материалы и структуры, в которых сверхпроводимость наблюдается при движении тока только в одном направлении, в обратном они вели себя как обычные проводники.
Исследовательская группа из Университета Вуллонгонга и Университета Монаша рассмотрела теоретические и экспериментальные достижения в области эффекта сверхпроводящих диодов (ЭСД) и представила перспективный анализ будущих аспектов. Это исследование проливает свет на различные материалы, содержащие ЭСД, структуры устройств, теоретические модели и требования к симметрии для различных физических механизмов, приводящих к ЭСД.
Направление сверхтока можно контролировать либо с помощью магнитного поля , либо с помощью электрического поля затвора. «Функциональность перестраиваемых затвором диодов в полевых сверхпроводящих структурах может позволить использовать новые устройства для сверхпроводниковых и полупроводниково-сверхпроводниковых гибридных технологий», — говорит соавтор профессор Майкл Фюрер (Университет Монаша), который является директором FLEET.
ЭСД наблюдался в широком спектре сверхпроводящих структур, изготовленных из обычных сверхпроводников, сегнетоэлектрических сверхпроводников, скрученного малослойного графена, гетероструктур Ван-дер-Ваальса, а также спиральных или киральных топологических сверхпроводников.
Исследования сверхпроводящих диодов предлагают новые возможности для разработки квантовых технологий. Эти диоды могут быть использованы в различных приложениях, включая энергосберегающие системы, суперчувствительные сенсоры и быстрые квантовые вычисления. Благодаря своей уникальной способности контролировать поток сверхтока, сверхпроводящие диоды предоставляют новые возможности для создания прогрессивных устройств и систем, которые могут изменить нашу будущую технологическую реальность.
Источник:
Мухаммад Надим и др., Эффект сверхпроводящего диода (Muhammad Nadeem et al, The superconducting diode effect), Nature Reviews Physics (2023). DOI: 10.1038/s42254-023-00632-w
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, можете ознакомиться со страницами нашего проекта на других платформах, ссылки найдёте в описании канала. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное, ссылка так же в описании канала.