La première démonstration d’une diode supraconductrice sans champ magnétique externe

Les supraconducteurs sont la clé d’un flux de courant sans perte. Cependant, la réalisation de diodes supraconductrices est récemment devenue un sujet important de recherche fondamentale. Une équipe de recherche internationale comprenant le physicien théoricien Matthias Schürer de l’Université d’Innsbruck a maintenant réussi à franchir une étape importante : réaliser un effet de diode supraconductrice sans champ magnétique externe, prouvant l’hypothèse que la supraconductivité et le magnétisme coexistent. Ils en parlent dans Nature Physics.

Quelqu’un parle de l’effet d’une diode supraconductrice lorsqu’un matériau se comporte comme un supraconducteur dans un sens pour que le courant circule et comme une résistance dans l’autre. Contrairement à une diode conventionnelle, cette diode supraconductrice présente une résistance à l’évanouissement complet et donc aucune perte directionnelle vers l’avant. Cela pourrait constituer la base de l’électronique quantique sans perte à l’avenir. Les physiciens ont réussi pour la première fois à créer l’effet de diode il y a environ deux ans, mais avec quelques limitations fondamentales. « A cette époque, l’effet était très faible et était causé par un champ magnétique externe, ce qui est très inapproprié dans les applications technologiques potentielles », explique Matthias Schürer de l’Institut de physique théorique de l’Université d’Innsbruck. De nouvelles expériences menées par des physiciens expérimentaux de l’Université Brown aux États-Unis, décrites dans le numéro actuel de Nature Physics, ne nécessitent pas de champ magnétique externe. Outre les avantages liés aux applications ci-dessus, les expériences confirment une thèse précédemment mise en théorie par Mathias Schurer : la supraconductivité et le magnétisme coexistent dans un système composé de trois couches de graphène torsadées les unes contre les autres. Le système génère donc en fait son propre champ magnétique interne, ce qui crée l’effet de diode. « L’effet de diode observé par des collègues de l’Université Brown était également très fort, explique Matthias Schürer. De plus, la diode peut être inversée par un simple champ électrique. Ensemble, cela fait du graphène à trois couches une plate-forme prometteuse pour la diode supraconductrice. effet. » qui a reçu cette année une bourse de démarrage de l’ERC pour ses recherches sur les matériaux 2D, en particulier le graphène.

matériau prometteur graphène

L’effet de diode décrit dans Nature Physics a également été réalisé à l’aide de graphène, un matériau constitué d’une seule couche d’atomes de carbone disposés en nid d’abeilles. L’empilement de plusieurs couches de graphène conduit à des propriétés entièrement nouvelles, notamment la capacité de trois couches de graphène torsadées les unes contre les autres à conduire le courant électrique sans perte. Le fait qu’un effet de diode supraconductrice existe sans champ magnétique externe dans ce système a des implications importantes pour l’étude du comportement physique complexe du graphène à trois couches torsadées, car il démontre la coexistence de la supraconductivité et du magnétisme. Cela montre que l’effet de diode n’est pas seulement d’une importance technologique, mais a également le potentiel d’améliorer notre compréhension des processus fondamentaux en physique multicorps. La base théorique de cela a déjà été publiée dans une autre publication de haut niveau.