Los superconductores son la clave para un flujo de corriente sin pérdidas. Sin embargo, la realización de diodos superconductores se ha convertido recientemente en un tema importante de investigación fundamental. Un equipo de investigación internacional en el que participa el físico teórico Mathias Scheurer de la Universidad de Innsbruck ha logrado alcanzar un hito:la realización de un efecto de diodo superconductor sin un campo magnético externo, lo que demuestra la suposición de que la superconductividad y el magnetismo coexisten. Informan sobre esto en Nature Physics .

Se habla de un efecto de diodo superconductor cuando un material se comporta como un superconductor en una dirección del flujo de corriente y como una resistencia en la otra. A diferencia de un diodo convencional, un diodo superconductor de este tipo presenta una resistencia que desaparece por completo y, por lo tanto, no presenta pérdidas en la dirección de avance. Esto podría formar la base para la futura electrónica cuántica sin pérdidas. Los físicos lograron crear el efecto diodo por primera vez hace unos dos años, pero con algunas limitaciones fundamentales. “En ese momento, el efecto era muy débil y lo generaba un campo magnético externo, lo cual es muy desventajoso en posibles aplicaciones tecnológicas”, explica Mathias Scheurer, del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck.

Los nuevos experimentos realizados por físicos experimentales de la Universidad de Brown, descritos en el número actual de Nature Physics , no requieren un campo magnético externo. Además de las ventajas relevantes para la aplicación antes mencionadas, los experimentos confirman una tesis previamente teorizada por Mathias Scheurer:a saber, que la superconductividad y el magnetismo coexisten en un sistema que consta de tres capas de grafeno retorcidas entre sí. El sistema genera así virtualmente su propio campo magnético interno, creando un efecto de diodo.

"El efecto de diodo observado por colegas de la Universidad de Brown también fue muy fuerte. Además, la dirección del diodo puede invertirse mediante un simple campo eléctrico. Juntos, esto hace que el grafeno tricapa sea una plataforma tan prometedora para el efecto de diodo superconductor", aclara Mathias Scheurer, cuya investigación se centra en materiales bidimensionales, especialmente el grafeno.

Material prometedor grafeno

El efecto de diodo descrito en Nature Physics también se produjo con grafeno, un material que consta de una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón de panal. Apilar varias capas de grafeno conduce a propiedades completamente nuevas, incluida la capacidad de tres capas de grafeno retorcidas entre sí para conducir la corriente eléctrica sin pérdida.

El hecho de que exista un efecto de diodo superconductor sin un campo magnético externo en este sistema tiene grandes implicaciones para el estudio del complejo comportamiento físico del grafeno tricapa retorcido, ya que demuestra la coexistencia de la superconductividad y el magnetismo. Esto demuestra que el efecto diodo no solo tiene relevancia tecnológica, sino que también tiene el potencial de mejorar nuestra comprensión de los procesos fundamentales en la física de muchos cuerpos. + Explora más

Un vistazo al interior de un sándwich de grafeno