Scoperto diodo superconduttore super efficiente che potrebbe rivoluzionare i chip
I superconduttori sono dei materiali che riescono a condurre corrente continua senza perdere energia, se sono raffreddati a temperature estremamente basse. La scoperta del MIT circa un diodo superconduttore può rivoluzionare lo sviluppo di dispositivi elettronici più efficaci, in quanto l’effetto di un diodo superconduttore cambia la corrente critica dei superconduttori a seconda della direzione del flusso.
Un diodo superconduttore del MIT
Un diodo superconduttore è il risultato del Massachusetts Institute of Technology (MIT) in collaborazione con IBM Research Europe. Un contributo significativo, venuto da due studenti delle scuole superiori che hanno partecipato a un programma estivo al MIT. Il risultato reso noto tramite il Physical Review Letters potrebbe influenzare la fabbricazione di nuovi componenti elettronici.
Il diodo superconduttore è composto da un doppio strato di film sottile rispettivamente isolante ferromagnetico (rosa), sopra uno sottile superconduttore (grigio). Il primo film ha il compito di generare il campo magnetico (le frecce disegnate) e induce una corrente di Meissner nel conduttore. La corrente è indotta senza l’applicazione di nessun campo.
La corrente indotta, scorre nella stessa direzione su entrambi i bordi, riuscendo a modificare la corrente netta quando è applicata una tensione su entrambi le direzioni. Di conseguenza, un flusso di corrente senza dissipazione (frecce gialle) è generato, mentre il flusso di corrente avverte resistenza nella direzione opposta.
La ricerca in primo luogo è avvenuta in condizioni note, come sottoporre il superconduttore a spin-orbita e campi di scambio. Nonostante le applicazioni note ci si è resi conto in seguito che l’effetto si manifestava ugualmente anche senza tali campi. L’asimmetria presente nei bordi ha svolto un ruolo cruciale nel potenziare l’effetto diodo. Il risultato è stato generato dai fini dettagli geometrici ai lati delle strisce di pellicola con motivi litografici.
Come dichiarano Akashdeep Kamra e Yasen Hou, quindi hanno proceduto in tale modo:
“Abbiamo fabbricato film SC di alta qualità con uno strato semiconduttore ferromagnetico su di esso e misurando le caratteristiche della corrente di trasporto abbiamo trovato un enorme effetto diodo SC senza la necessità di un campo magnetico applicato. Ci siamo resi conto che i fini dettagli geometrici dei lati nelle nostre strisce di pellicola a motivi litografici giocavano il ruolo cruciale in questo effetto diodo. Quindi, abbiamo sintetizzato anche semplicemente la pellicola SC e introdotto disomogeneità su uno dei lati, creando ulteriore asimmetria, per migliorare l’effetto del diodo SC.”
Come è nata l’idea?
Il team di ricerca si è imbattuto in tale scoperta per puro caso mentre stavano studiando gli effetti legati di Majorana su una superficie d’oro superconduttiva. Come dichiara a Phys.org, Jagadeesh Moodera uno dei ricercatori, circa la scoperta di questi diodi superconduttori:
“Stavamo (e stiamo ancora) studiando gli sfuggenti stati legati di Majorana, noti anche come fermioni di Majorana, che appaiono su una superficie d’oro superconduttrice utilizzando una simile struttura a film sottile. Abbiamo preso una deviazione per una ricerca “rapida” del fenomeno (effetto diodo superconduttivo) che stava improvvisamente raccogliendo le luci della ribalta, con diversi nuovi rapporti su questo argomento apparsi dal 2020″.
I ricercatori hanno scoperto tale diodo superconduttore poiché volevano sondare l’effetto in stati sottili di materiali superconduttori. Hanno fabbricato un film sottile di superconduttore e applicandolo a uno strato semiconduttore ferromagnetico si sono resi conto che potevano misurare la corrente di trasporto. Il tutto si otteneva senza applicare nessun campo magnetico.
Sviluppi futuri sui diodi superconduttori
Sicuramente tale scoperta aprirà la strada verso lo sviluppo di nuovi diodi superconduttori altamente performanti. Tale ricerca è un elemento cruciale per la tecnologia, in quanto i diodi sono una parte essenziale dei chip e sono responsabili della conversione della corrente alternate in corrente continua.