Suprajohtava diodi ilman magneettikenttää

Suprajohtavien diodien toteuttamisesta on äskettäin tullut tärkeä perustutkimuksen aihe.

Kansainvälinen tutkimusryhmä, jossa on mukana teoreettinen fyysikko Mathias Scheurer, on nyt onnistunut saavuttamaan virstanpylvään: suprajohtavan diodiefektin toteuttamisen ilman ulkoista magneettikenttää.

Suprajohtavasta diodiefektistä puhutaan, kun materiaali käyttäytyy suprajohteena toisessa virran suunnassa ja kuten vastus toisessa. Toisin kuin tavanomaisessa diodissa, tällaisella suprajohtavalla diodilla on täysin häviävä vastus eikä siten häviötä myötäsuunnassa. Tämä voisi muodostaa perustan tulevalle häviöttömille kvanttielektroniikoille.

Fyysikot onnistuivat ensimmäisen kerran luomaan diodiefektin noin kaksi vuotta sitten, mutta tietyin perustavanlaatuisin rajoituksin. "Silloin vaikutus oli erittäin heikko ja sen synnytti ulkoinen magneettikenttä, mikä on erittäin epäedullista mahdollisissa teknisissä sovelluksissa", selittää Mathias Scheurer Innsbruckin yliopiston Institute of Theoretical Physics -instituutista.

Uudet kokeet, jotka kokeelliset fyysikot tekivät Brownin yliopistossa, eivät vaadi ulkoista magneettikenttää. Edellä mainittujen sovelluksen kannalta merkittävien etujen lisäksi kokeet vahvistavat aiemmin Mathias Scheurerin teoretisoiman väitteen: Suprajohtavuus ja magnetismi esiintyvät rinnakkain järjestelmässä, joka koostuu kolmesta toisiaan vasten kiertyneestä grafeenikerroksesta.

Järjestelmä luo käytännössä oman sisäisen magneettikentän ja siten diodivaikutuksen. "Brown Universityn kollegoiden havaitsema diodiefekti oli lisäksi erittäin voimakas. Lisäksi diodin suunta voidaan kääntää yksinkertaisella sähkökentällä. Tämä yhdessä tekee kolmikerroksisesta grafeenista lupaavan alustan suprajohtavalle diodiefektille", selventää Mathias Scheurer.

Nyt kuvattu diodiefekti tuotettiin myös grafeenilla. Useiden grafeenikerrosten pinoaminen johtaa täysin uusiin ominaisuuksiin, mukaan lukien kolmen toisiaan vasten kierretyn grafeenikerroksen kyky johtaa sähkövirtaa häviöttömästi.

Se tosiasia, että suprajohtava diodiefekti on olemassa ilman ulkoista magneettikenttää tässä järjestelmässä, vaikuttaa suuresti kierretyn kolmikerroksisen grafeenin monimutkaisen fyysisen käyttäytymisen tutkimukseen, koska se osoittaa suprajohtavuuden ja magnetismin rinnakkaiselon.

Tämä osoittaa, että diodiefektillä ei ole vain teknistä merkitystä, vaan sillä on myös potentiaalia parantaa ymmärrystämme monen kehon fysiikan perusprosesseista.

Aiheesta aiemmin:

Suprajohteinen diodi

Geometrinen diodi