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
Тайны древней звезды по соседству изучили, «подслушав ее песню»
Космос
Baidu делает ИИ для перевода звуков животных в человеческую речь
Наука
Оказалось, ИИ врет чаще при одном условии: как этого избежать
Новости
Суперкомпьютер Маска сжирает электричество как 300 000 домов: люди протестуют
Новости
Посмотрите, как робот стремительно отбивает подачи в настольном теннисе
Новости
Физики исполнили мечту алхимиков: свинец в коллайдере превратили в золото
Наука
Создано музыкальное приложение для реабилитации после инсульта
Наука
«Эффект аккордеона» превращает жесткий графен в эластичный материал
Наука
ИИ восстановил имя автора свитка, который пережил последний день Помпеи
Наука
Частный лунный модуль вышел на орбиту спутника после двух месяцев полета
Космос
Предок тираннозавра «иммигрировал» в Америку из Азии, считают ученые
Наука
Обновленный Gemini 2.5 Pro от Google возглавил рейтинг ИИ для разработчиков
Новости
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости