Um grupo de pesquisadores de Pisa, Jyväskylä, San Sebastian e MIT demonstraram como uma heteroestrutura composta por supercondutores e ímãs pode ser usada para criar corrente unidirecional como a encontrada em diodos semicondutores.
Esses novos diodos supercondutores, no entanto, operam em temperaturas muito mais baixas do que suas contrapartes semicondutoras e, portanto, são úteis em tecnologias quânticas.

Eletrônica para tecnologia quântica

A maioria de nossos aparelhos eletrônicos diários, como rádios, componentes lógicos ou painéis solares, depende de diodos onde a corrente pode fluir principalmente em uma direção. Esses diodos dependem das propriedades eletrônicas de sistemas semicondutores que deixam de funcionar nas temperaturas sub-Kelvin ultrabaixas exigidas na tecnologia quântica de amanhã. Supercondutores são metais cuja resistividade elétrica geralmente é zero, mas, quando em contato com outros metais, podem apresentar alta resistência de contato.

Isso pode ser entendido a partir do gap de energia, que indica uma região proibida para excitações eletrônicas que se formam em supercondutores. Assemelha-se ao gap de energia em semicondutores, mas normalmente é muito menor. Embora a presença de tal lacuna seja conhecida há décadas, o recurso semelhante ao diodo não foi observado anteriormente, porque requer a quebra da simetria geralmente robusta das características de corrente-tensão do contato.

O novo trabalho demonstra como essa simetria pode ser quebrada com a ajuda de um isolante ferromagnético devidamente colocado na junção. Como grande parte da pesquisa atual sobre tecnologias quânticas é baseada em materiais supercondutores operando em temperaturas ultrabaixas, essa inovação está prontamente disponível para eles.

Poder da colaboração

A descoberta da pesquisa foi feita como parte do projeto SUPERTED, que está sendo financiado pelo Future and Emerging Technologies (FET Open) da UE. Este projeto visa a criação do primeiro detector termoelétrico supercondutor de radiação eletromagnética do mundo, baseado em heteroestruturas supercondutoras/ímãs.

"Na verdade, encontrar a funcionalidade do diodo foi uma surpresa agradável, consequência da caracterização completa de amostras SUPERTED", explica Elia Strambini, do Istituto Nanoscienze—CNR e Scuola Normale Superiore (SNS) em Pisa, que fez a descoberta inicial.

Francesco Giazotto, do Istituto Nanoscienze—CNR e SNS que liderou os esforços experimentais, diz acreditar que "essa descoberta é promissora para várias tarefas na tecnologia quântica, como retificação ou limitação de corrente".

O professor Tero Heikkilä, da Universidade de Jyväskylä, trabalhou na teoria por trás do efeito. Ele diz que "essa descoberta mostrou o poder da colaboração entre diferentes tipos de pesquisadores, da ciência dos materiais à eletrônica e teoria supercondutoras. Sem o apoio europeu, essa colaboração não aconteceria".

A pesquisa foi publicada em Nature Communications . + Explorar mais

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