Один говорит об эффекте сверхпроводящего диода, когда существует величина тока, при которой материал ведет себя как сверхпроводник в одном направлении протекания тока и как резистор в другом. В отличие от обычного диода, такой сверхпроводящий диод демонстрирует полностью исчезающее сопротивление и, следовательно, отсутствие потерь в прямом направлении. Это могло бы стать основой для будущей квантовой электроники без потерь. Физикам удалось создать диодный эффект около двух лет назад, но с некоторыми фундаментальными ограничениями.

Новые эксперименты, проведенные группой Цзя Ли в известном американском университете Брауна, описанные в текущем выпуске Nature Physics, показывают чрезвычайно сильный диодный эффект: при включении электрического тока в одном направлении система почти сразу становится резистором, в то время как она остается сверхпроводящей для токов в противоположном направлении. направление. Более того, направление диода может быть изменено простым электрическим полем. "Одно это делает трехслойный графен такой многообещающей платформой для сверхпроводящего диодного эффекта", - поясняет Матиас Шерер из Института теоретической физики Университета Инсбрука, который в этом году получил стартовый грант ERC за свои исследования двумерных материалов, особенно графена. Кроме того, система реализует уникальную ситуацию диодного эффекта при нулевом внешнем магнитном поле в единственном однородном сверхпроводнике. Это подтверждает гипотезу, ранее выдвинутую Матиасом Шерером, а именно, что сверхпроводимость и магнетизм сосуществуют в системе, состоящей из трех слоев графена, скрученных друг с другом. Таким образом, система фактически генерирует свое собственное внутреннее магнитное поле, создавая диодный эффект.

Перспективный материал графен

Диодный эффект, описанный в Nature Physics, был создан с использованием графена, материала, состоящего из одного слоя атомов углерода, расположенных в виде сот. Укладка нескольких слоев графена приводит к совершенно новым свойствам, включая способность трех слоев графена, скрученных друг с другом, проводить электрический ток без потерь. Тот факт, что эффект сверхпроводящего диода существует без внешнего магнитного поля в этой системе, имеет большое значение для изучения сложного физического поведения скрученного трехслойного графена, поскольку он демонстрирует сосуществование сверхпроводимости и магнетизма. Это показывает, что диодный эффект не только имеет технологическое значение, но и обладает потенциалом для улучшения нашего понимания фундаментальных процессов в физике многих тел. Теоретическая основа для этого уже была опубликована в другом высокопоставленном издании.