18.08.2022 - Universität Innsbruck

Estreno del diodo superconductor sin campo magnético externo

Material prometedor: el grafeno

Los superconductores son la clave del flujo de corriente sin pérdidas. Sin embargo, la realización de diodos superconductores se ha convertido recientemente en un importante tema de investigación fundamental. Un equipo internacional de investigación en el que participa el físico teórico Mathias Scheurer, de la Universidad de Innsbruck, ha logrado un hito: la realización de un efecto de diodo superconductor sin campo magnético externo, lo que demuestra la hipótesis de que la superconductividad y el magnetismo coexisten. Informan de ello en Nature Physics.

Se habla de efecto de diodo superconductor cuando un material se comporta como un superconductor en una dirección del flujo de corriente y como una resistencia en la otra. A diferencia de un diodo convencional, un diodo superconductor de este tipo presenta una resistencia completamente desvanecida y, por tanto, no tiene pérdidas en la dirección de avance. Esto podría constituir la base de la futura electrónica cuántica sin pérdidas. Los físicos lograron crear por primera vez el efecto de diodo hace unos dos años, pero con algunas limitaciones fundamentales. "En aquel momento, el efecto era muy débil y se generaba mediante un campo magnético externo, lo cual es muy desventajoso en posibles aplicaciones tecnológicas", explica Mathias Scheurer, del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck. Los nuevos experimentos realizados por físicos experimentales de la Universidad estadounidense de Brown, descritos en el número actual de Nature Physics, no requieren un campo magnético externo. Además de las mencionadas ventajas de aplicación, los experimentos confirman una tesis previamente teorizada por Mathias Scheurer: A saber, que la superconductividad y el magnetismo coexisten en un sistema formado por tres capas de grafeno retorcidas entre sí. Así, el sistema genera prácticamente su propio campo magnético interno, creando un efecto de diodo. "El efecto diodo observado por los colegas de la Universidad de Brown fue además muy fuerte. Además, la dirección del diodo puede invertirse con un simple campo eléctrico. Todo ello hace que el grafeno tricapa sea una plataforma muy prometedora para el efecto de diodo superconductor", aclara Mathias Scheurer, que recibió este año una ERC Starting Grant por su investigación sobre materiales bidimensionales, especialmente el grafeno.

Material prometedor: el grafeno

El efecto diodo descrito en Nature Physics también se produjo con grafeno, un material formado por una sola capa de átomos de carbono dispuestos en forma de panal. Al apilar varias capas de grafeno se obtienen propiedades completamente nuevas, como la capacidad de tres capas de grafeno retorcidas entre sí para conducir la corriente eléctrica sin pérdidas. El hecho de que exista un efecto de diodo superconductor sin un campo magnético externo en este sistema tiene grandes implicaciones para el estudio del complejo comportamiento físico del grafeno tricapa retorcido, ya que demuestra la coexistencia de la superconductividad y el magnetismo. Esto demuestra que el efecto diodo no sólo tiene relevancia tecnológica, sino que también tiene el potencial de mejorar nuestra comprensión de los procesos fundamentales en la física de muchos cuerpos. La base teórica de esto ya se ha publicado en otra publicación de alto nivel.

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