Из сверхпроводника разработаны диоды для энергоэффективных компьютеров

Инженеры продемонстрировали, что «обычные свойства» сверхпроводников можно использовать для создания простых энергоэффективных диодов.

Международная группа инженеров разработала простой диод, который пропускает ток практически без сопротивления, работает в широком диапазоне температур и не требует мощной системы охлаждения. Хотя устройство находится на ранних стадиях разработки и еще не оптимизировано, оно уже превосходит по эффективности известные аналоги.

В серии экспериментов исследователи продемонстрировали, что диодный эффект возникает в обычных тонких пленках сверхпроводников под воздействием слабого магнитного поля. Например, они использовали наноскопически тонкий слой ванадия, которому придали структуру, характерную для микроэлектроники (полосу Холла). Под воздействием магнитного поля, сопоставимого с земным, в таких пленках наблюдался диодный эффект — зависимость тока от полярности.

В другом эксперименте исследователи покрыли сверхпроводниковую пленку ферромагнетиком (ферромагнитным изолятором). После приложения крошечного магнитного поля такое покрытие создавало собственное поле. При этом инженеры обнаружили еще больший диодный эффект, который оставался стабильным даже после отключения исходного магнитного поля.

Одна из конструкций сверхпроводящего диода: ферромагнитная полоса (розового цвета) поверх сверхпроводящей тонкой пленки (серого цвета). Изображение: A. Varambally, Y-S. Hou, H. Chi.

Исследователи показали, что краевая асимметрия в сверхпроводящих диодах, эффект экранирования Мейснера, присутствующий во всех сверхпроводниках, и свойство сверхпроводников, известное как закрепление вихрей, — вместе привели к формированию диодного эффекта.

Диодные устройства, которые позволяют току легко течь в одном направлении, но не в обратном, повсеместно используются в вычислительных системах. Недостаток полупроводниковых систем в современной микроэлектронике связан с сильным нагревом устройств из-за электрического сопротивления. Для его преодоления в центрах обработки данных применяются мощные охлаждающие системы, которые потребляют огромное количество энергии.

Сверхпроводниковые устройства позволяют току течь без сопротивления. Поэтому исследователи активно работают над созданием аналогов компонентов микроэлектроники из сверхпроводников. Большинство предложенных решений связывают создание таких диодных устройств со сложной экзотической физикой. Решение, предложенное в новом исследовании, показывают, что диодный эффект можно вызвать, управляя «обычными свойствами любого сверхпроводника».

Эта работа является важным контрапунктом нынешней моде связывать сверхпроводящие диоды с экзотической физикой. В то время как на самом деле сверхпроводящий диод — обычное и широко распространенное явление, присутствующее в классических материалах в результате определенных нарушений симметрии.

Филип Молл, директор Института структуры и динамики материи Общества Макса Планка и соавтор исследования

Читать далее:

Выяснилось, какие орехи снижают холестерин и сколько их надо есть в день

Астрофизики построили трехмерную модель ядерного горения звезды

Аэротакси Vertical Aerospace рухнуло во время летных испытаний двигателя

На обложке: Изображение от DCStudio на Freepik

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Китай показал лазерную передачу данных со спутника со скоростью 100 Гбит/с
Космос
Кольцо весом 500 кг упало на Землю: откуда оно — неизвестно
Космос
Болезнь Альцгеймера связали с вирусом, которым заражены миллиарды людей
Наука
В Венгрии нашли древнейшее средневековое захоронение женщины с оружием
Наука
Ученые измерили излучение от смартфонов и сетей связи 5G
Новости
Раскрыта тайна миграции летучих мышей: они могут «оседлать шторм»
Наука
Китай обогнал Starlink: данные с орбиты передали со скоростью 100 Гбит/с
Космос
Найден неуловимый вулкан, который охладил Землю во времена Пушкина
Наука
Полеты к Луне, новый телескоп и анализ астероида: за какими миссиями следить в 2025 году
Кейсы
Как викинги и германцы пересекали Европу: анализ ДНК раскрыл пути древней миграции
Наука
Анализ «генеалогии» использовали для выявления опасных бактерий и вирусов
Наука
Астрофизики отследили источник радиосигнала из далекой галактики
Космос
Робот на водке, тараканы-киборги и механический голубь: необычные устройства 2024 года
Кейсы
Лучшее за 2024 год: интересные статьи партнеров
Кейсы
Борьба с ВИЧ, карта мозга и супер-земля: открытия 2024 года, изменившие мир
Кейсы
Чем запомнился 2024 год в изучении космоса: лунные миссии, успехи Маска и тайны темной материи
Кейсы
Неожиданное место активности гравитационных волн нашли в космосе
Космос
Астрономы нашли гигантский резервуар воды в космосе
Космос
У библейской горы в Иерусалиме обнаружили редкий артефакт
Наука
Кто-то смотрит в космос: посмотрите на туманность с необычной формой
Космос