La resistenza è inutile: punta sui diodi superconduttori

Energia

Redazione del sito web di Innovazione Tecnologica - 21/05/2025

Schema dell'effetto diodo superconduttore indotto dai vortici quantistici. [Immagine: Junichi Shiogai]

diodo superconduttore

I ricercatori giapponesi sono riusciti a controllare la direzione in cui scorre la corrente elettrica attraverso un superconduttore , creando un diodo superconduttore: un diodo è un componente elettronico di base, in cui due di essi si uniscono per formare un transistor .

In altre parole, il nuovo componente unisce l'efficienza senza pari di un superconduttore, che conduce l'elettricità senza resistenza, alla flessibilità e alla controllabilità di un semiconduttore .

Il flusso di corrente elettrica in una direzione specifica, un fenomeno noto come rettificazione, è stato ottenuto in una eterogiunzione, una giunzione di due materiali diversi, in questo caso Fe(Se,Te) e FeTe.

"Quando si tratta di superconduttori, la scelta del materiale è fondamentale", ha spiegato Junichi Shiogai dell'Università di Osaka. Il tellururo di seleniuro di ferro ha proprietà ideali come elevata temperatura di transizione, campo magnetico critico e densità di corrente critica. Ciò significa che la gamma di parametri per cui l'effetto può verificarsi è ampia, il che ci offre le migliori possibilità di successo.

Infatti, quando l'eterostruttura viene posta sotto un campo magnetico, si verifica un cambiamento significativo nella direzionalità della corrente. L'effetto aumenta anche con l'aumentare dell'intensità del campo magnetico e con la diminuzione della temperatura.

L'interazione spin-orbita di tipo Rashba sembra essere all'origine della dinamica asimmetrica del vortice. [Immagine: Yusuke Kobayashi et al. - 10.1038/s42005-025-02118-w]

Vortici quantistici asimmetrici

Analizzando i dati mentre variavano i parametri (intensità del campo magnetico e temperatura), il team è riuscito a elaborare una spiegazione coerente dell'effetto.

"Finora il meccanismo di questo effetto è stato un mistero", afferma Shiogai. "I nostri esperimenti rivelano che il fissaggio dei vortici quantistici generati dal campo magnetico gioca un ruolo cruciale."

Il team ha scoperto che una forte interazione spin-orbita altera il potenziale di fissaggio asimmetrico, facendo sì che i vortici restino maggiormente fissati in una direzione rispetto all'altra, creando la rottura della simmetria necessaria per eseguire la rettifica. Questa ipotesi è stata confermata dalla forte correlazione lineare tra l'efficienza del diodo e l'intensità di polarizzazione.

"Siamo ottimisti sul fatto che questi risultati possano essere applicati per sviluppare un dispositivo di rettifica ideale che aprirà la strada all'elettronica a bassissimo consumo energetico costruita a partire da superconduttori", ha affermato Shiogai.

Si prevede infatti che i diodi superconduttori ridurranno drasticamente il consumo di energia nell'informatica . Una curiosità degna di nota è che il diodo superconduttore è stato considerato impossibile per quasi un secolo , fino a quando non ne è stato costruito il primo, nel 2022.

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