В журнале Communications Physics опубликована статья международной исследовательской группы под руководством Университета Осаки.

Ученые обнаружили так называемый сверхпроводниковый диодный эффект в гетероструктуре Fe (Se,Te)/FeTe.

Проще говоря, материал начал пропускать ток лучше в одну сторону, чем в другую — и делал это при разных температурах и магнитных полях.

Полупроводники — основа всей современной электроники.

Они умеют либо блокировать, либо усиливать ток в нужном направлении, что позволяет точно управлять сигналами.

Физики давно мечтали объединить эту технологию со сверхпроводниками, где сопротивление практически нулевое, а значит, энергия не теряется.

Но до сих пор это удавалось лишь отчасти.

В сверхпроводниках ключевую роль играет материал, — объясняет Дзюничи Шиогай. — Железо-селенид-теллурид обладает идеальными свойствами: высокой критической температурой, устойчивостью к магнитным полям и большой плотностью тока. Это расширяет диапазон, в котором может проявиться эффект.

Когда ученые приложили магнитное поле, ток начал течь преимущественно в одном направлении. Чем сильнее было поле и чем ниже температура, тем заметнее становился эффект. Анализ данных помог понять его природу.

До сих пор механизм этого явления оставался загадкой, — говорит Шиогай. — Наши эксперименты показали, что ключевую роль играет закрепление квантовых вихрей, которые создает магнитное поле.

Оказалось, что из-за сильного спин-орбитального взаимодействия вихри «застревают» в одном направлении чаще, чем в другом. Это и вызывает асимметрию, необходимую для выпрямления тока. Гипотезу подтвердила четкая зависимость между эффективностью диода и поляризацией.

Мы уверены, что эти результаты помогут создать идеальный выпрямитель, который откроет путь к сверхэффективной электронике на основе сверхпроводников, — заключает Шиогай.

Похоже, будущее этой технологии действительно становится ярче.

Этот прорыв может перевернуть энергетику и микроэлектронику.

• Энергоэффективность – сверхпроводники почти не теряют энергию, а значит, устройства будут потреблять меньше электричества.
• Быстродействие – отсутствие сопротивления ускорит передачу сигналов в чипах.
• Компактность – если удастся интегрировать такие структуры в процессоры, техника станет мощнее без увеличения размеров.

Но главное – это шаг к гибридным материалам, сочетающим лучшие свойства полупроводников и сверхпроводников.

Хотя заметим, что пока эффект наблюдается только в узком классе материалов при низких температурах и сильных магнитных полях. До коммерческого применения еще далеко — нужно научиться управлять им в обычных условиях.

Ранее ученые наблюдали полет и распад пары электронов в сверхпроводнике.