Treskiktsgrafen är en lovande plattform för den supraledande diodeffekten. Kredit:Mathias Scheurer
Supraledare är nyckeln till förlustfritt strömflöde. Men förverkligandet av supraledande dioder har först nyligen blivit ett viktigt ämne för grundforskning. Ett internationellt forskarlag som involverar den teoretiske fysikern Mathias Scheurer från universitetet i Innsbruck har nu lyckats nå en milstolpe:förverkligandet av en supraledande diodeffekt utan ett externt magnetfält, vilket bevisar antagandet att supraledning och magnetism samexisterar. De rapporterar om detta i Nature Physics .
Man talar om en supraledande diodeffekt när ett material beter sig som en supraledare i ena strömriktningen och som ett motstånd i den andra. Till skillnad från en konventionell diod uppvisar en sådan supraledande diod ett helt försvinnande motstånd och därmed inga förluster i framåtriktningen. Detta kan ligga till grund för framtida förlustfri kvantelektronik. Fysiker lyckades först skapa diodeffekten för ungefär två år sedan, men med några grundläggande begränsningar. "På den tiden var effekten mycket svag och den genererades av ett externt magnetfält, vilket är mycket ofördelaktigt i potentiella tekniska tillämpningar", förklarar Mathias Scheurer från Institutet för teoretisk fysik vid universitetet i Innsbruck.
De nya experimenten utförda av experimentella fysiker vid Brown University, som beskrivs i det aktuella numret av Nature Physics , kräver inget externt magnetfält. Utöver de ovan nämnda tillämpningsrelevanta fördelarna bekräftar experimenten en tes som Mathias Scheurer tidigare teoretiserat:Nämligen att supraledning och magnetism samexisterar i ett system som består av tre grafenlager vridna mot varandra. Systemet genererar alltså praktiskt taget sitt eget interna magnetfält, vilket skapar en diodeffekt.
"Diodeffekten som observerades av kollegor vid Brown University var dessutom mycket stark. Dessutom kan diodriktningen vändas av ett enkelt elektriskt fält. Tillsammans gör detta treskiktsgrafen till en så lovande plattform för den supraledande diodeffekten", förtydligar Mathias Scheurer, vars forskning fokuserar på tvådimensionella material, särskilt grafen.
Lovande material grafen
Diodeffekten som beskrivs i Naturfysik tillverkades också med grafen, ett material som består av ett enda lager av kolatomer arrangerade i ett bikakemönster. Att stapla flera lager grafen leder till helt nya egenskaper, inklusive förmågan hos tre grafenlager vridna mot varandra att leda elektrisk ström utan förlust.
Det faktum att en supraledande diodeffekt existerar utan ett externt magnetfält i detta system har stora konsekvenser för studiet av det komplexa fysiska beteendet hos vriden treskiktsgrafen, eftersom det visar samexistensen av supraledning och magnetism. Detta visar att diodeffekten inte bara har teknisk relevans, utan också har potential att förbättra vår förståelse för grundläggande processer i många kroppsfysik. + Utforska vidare
