В статье, которая вскоре будет опубликована в журнале Communications Physics, межведомственная исследовательская группа, возглавляемая Университетом Осаки, объявляет об успешном наблюдении так называемого эффекта сверхпроводящего диода в гетероструктуре Fe(Se,Te)/FeTe. В статье описывается серия экспериментов, в ходе которых материал вырабатывал предпочтение протеканию тока в определенном направлении, явление, известное как выпрямление, в широком диапазоне температур и магнитных полей.

Практически в каждом электронном устройстве, используемом сегодня, используются полупроводники, которые могут либо подавлять, либо усиливать поток электронов в одном направлении, позволяя точно управлять электрическими сигналами. Давней целью физиков было объединить эту технологию со сверхпроводниками, которые фактически не имеют электрического сопротивления и, таким образом, могут переносить заряды с идеальной эффективностью. Однако на сегодняшний день успех был ограниченным.

"Когда дело доходит до сверхпроводников, выбор материала имеет решающее значение", - объясняет Дзюнъити Шиогаи. "Теллурид селенида железа обладает идеальными свойствами, такими как высокая температура перехода, критическое магнитное поле и критическая плотность тока. Это означает, что диапазон параметров, при которых может проявляться эффект, велик, что дает нам наилучшие шансы на успех".

Действительно, когда к их системе было приложено магнитное поле, произошло значительное изменение направленности тока. Эффект также усиливался по мере увеличения напряженности магнитного поля и снижения температуры. Проанализировав данные, в то время как эти параметры варьировались, команда смогла разработать последовательное объяснение этого эффекта.

"До сих пор механизм этого эффекта в основном оставался загадкой", - говорит Шиогаи. "Наши эксперименты показывают, что закрепление квантовых вихрей, генерируемых магнитным полем, играет решающую роль".

Исследовательская группа обнаружила, что сильное спин-орбитальное взаимодействие изменяет асимметричный потенциал закрепления таким образом, что вихри остаются более застрявшими в одном направлении, чем в другом, создавая нарушение симметрии, необходимое для реализации выпрямления. Сильная линейная корреляция между эффективностью диода и силой поляризации подтвердила их гипотезу.

"Мы с оптимизмом смотрим на то, что эти результаты могут быть применены для разработки идеального выпрямительного устройства, которое проложит путь к электронике со сверхнизким энергопотреблением, построенной из сверхпроводников", - говорит Шиогаи. Благодаря исследованиям команды будущее таких сверхпроводников действительно выглядит радужным.