Інженери продемонстрували, що «звичайні властивості» надпровідників можна використовувати для створення простих енергоефективних діодів.
Міжнародна група інженерів розробила простий діод, який пропускає струм практично без опору, працює в широкому діапазоні температур і не вимагає потужної системи охолодження. Хоча пристрій знаходиться на ранніх стадіях розробки і ще не оптимізований, він вже перевершує по ефективності відомі аналоги.
У серії експериментів дослідники продемонстрували, що діодний ефект виникає в звичайних тонких плівках надпровідників під впливом слабкого магнітного поля. Наприклад, вони використовували наноскопічно тонкий шар ванадію, якому надали структуру, характерну для мікроелектроніки (смугу Холла). Під впливом магнітного поля, порівнянного з земним, в таких плівках спостерігався діодний ефект — залежність струму від полярності.
В іншому експерименті дослідники покрили надпровідникову плівку феромагнетиком (феромагнітним ізолятором). Після програми крихітного магнітного поля таке покриття створювало власне поле. При цьому інженери виявили ще більший діодний ефект, який залишався стабільним навіть після відключення вихідного магнітного поля.
Одна з конструкцій надпровідного діода: феромагнітна смуга (рожевого кольору) поверх надпровідної тонкої плівки (сірого кольору). Зображення: A. Varambally, Y-S. Hou, H. Chi.
Дослідники показали, що крайова асиметрія в надпровідних діодах, ефект екранування Мейснера, присутня у всіх надпровідників, і властивість надпровідників, відома як закріплення вихорів, — разом привели до формування діодного ефекту.
Діодні пристрої, які дозволяють струму легко текти в одному напрямку, але не в зворотному, повсюдно використовуються в обчислювальних системах. Недолік напівпровідникових систем в сучасній мікроелектроніці пов’язаний з сильним нагріванням пристроїв через електричний опір. Для його подолання в центрах обробки даних застосовуються потужні охолоджуючі системи, які споживають величезну кількість енергії.
- Дослідження: до 2026 року 90% вмісту в інтернеті буде генерувати ШІ
- Розроблено технологію передачі даних на швидкості 100 Гбіт / с за допомогою світла
- У Японії винайшли тайфунну турбіну (відео)
Надпровідникові пристрої дозволяють струму текти без опору. Тому дослідники активно працюють над створенням аналогів компонентів мікроелектроніки з надпровідників. Більшість запропонованих рішень пов’язують створення таких діодних пристроїв зі складною екзотичною фізикою. Рішення, запропоноване в новому дослідженні, показують, що діодний ефект можна викликати, керуючи «звичайними властивостями будь-якого надпровідника».