Primero para diodo superconductor sin campo magnético externo

Los superconductores son la clave para un flujo de corriente sin pérdidas. Sin embargo, la realización de diodos superconductores se ha convertido recientemente en un tema importante de investigación fundamental. Un equipo de investigación internacional en el que participa el físico teórico Mathias Scheurer de la Universidad de Innsbruck ha logrado un hito importante: la realización de un efecto de diodo superconductor sin un campo magnético externo, lo que demuestra la hipótesis de que la superconductividad y el magnetismo coexisten. Hablan de ello en Nature Physics.

Hablamos del efecto diodo superconductor cuando un material se comporta como un superconductor en una dirección del flujo de corriente y como una resistencia en la otra. A diferencia de un diodo convencional, un diodo superconductor de este tipo tiene una resistencia completamente nula y, por lo tanto, no tiene pérdidas en la dirección de avance. Esto podría formar la base de la futura electrónica cuántica sin pérdidas. Los físicos lograron crear el efecto diodo por primera vez hace unos dos años, pero con algunas limitaciones fundamentales. “En ese momento, el efecto era muy débil y lo generaba un campo magnético externo, lo cual es muy desventajoso en posibles aplicaciones tecnológicas”, dice Mathias Scheurer, del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck. Los nuevos experimentos realizados por físicos experimentales de la Universidad de Brown, descritos en la edición actual de Nature Physics, no requieren un campo magnético externo. Además de las ventajas relacionadas con la aplicación antes mencionadas, los experimentos confirman una tesis previamente teorizada por Mathias Scheurer: a saber, que la superconductividad y el magnetismo coexisten en un sistema compuesto por tres capas de grafeno retorcidas entre sí. El sistema genera así virtualmente su propio campo magnético interno, creando un efecto de diodo. “El efecto de diodo observado por colegas de la Universidad de Brown también fue muy fuerte. Además, la dirección del diodo puede invertirse mediante un campo eléctrico simple. Juntos, esto hace que el grafeno de tres capas sea una plataforma prometedora para el efecto de diodo superconductor”. , especifica Mathias Scheurer, que este año recibió una beca de inicio del ERC por su investigación sobre materiales bidimensionales, en particular el grafeno.

Grafeno, un material prometedor

El efecto diodo descrito en Nature Physics también se ha producido con grafeno, un material formado por una única capa de átomos de carbono dispuestos en forma de panal. Apilar múltiples capas de grafeno conduce a propiedades completamente nuevas, incluida la capacidad de tres capas de grafeno retorcidas entre sí para conducir la corriente eléctrica sin pérdida. El hecho de que exista un efecto de diodo superconductor sin un campo magnético externo en este sistema tiene grandes implicaciones para el estudio del complejo comportamiento físico del grafeno de tres capas retorcidas, ya que demuestra la coexistencia de la superconductividad y el magnetismo. Esto demuestra que el efecto diodo no solo tiene relevancia tecnológica, sino que también tiene el potencial de mejorar nuestra comprensión de los procesos fundamentales en la física de muchos cuerpos. La base teórica para esto ya se ha publicado en otra publicación importante.