Un grupo de investigadores de Pisa, Jyväskylä, San Sebastián y el MIT han demostrado cómo se puede utilizar una heteroestructura formada por superconductores e imanes para crear una corriente unidireccional como la que se encuentra en los diodos semiconductores.

Sin embargo, estos novedosos diodos superconductores funcionan a temperaturas mucho más bajas que sus equivalentes semiconductores y, por lo tanto, son útiles en las tecnologías cuánticas.

Electrónica para tecnología cuántica

La mayoría de nuestros aparatos electrónicos cotidianos, como radios, componentes lógicos o paneles solares, se basan en diodos en los que la corriente puede fluir principalmente en una dirección. Dichos diodos se basan en las propiedades electrónicas de los sistemas semiconductores que dejan de funcionar a las temperaturas ultrabajas por debajo de Kelvin requeridas en la tecnología cuántica del mañana. Los superconductores son metales cuya resistividad eléctrica suele ser cero pero, cuando entran en contacto con otros metales, pueden presentar una alta resistencia de contacto.

Esto se puede entender a partir de la brecha de energía, que indica una región prohibida para las excitaciones electrónicas que se forman en los superconductores. Se asemeja a la brecha de energía en los semiconductores, pero normalmente es mucho más pequeña. Si bien la presencia de dicho espacio se conoce desde hace décadas, la característica similar a un diodo no se había observado anteriormente, ya que requiere romper la simetría generalmente robusta de las características de corriente-voltaje del contacto.

El nuevo trabajo demuestra cómo se puede romper esta simetría con la ayuda de un aislante ferromagnético convenientemente colocado en la unión. Dado que una gran parte de la investigación actual sobre tecnologías cuánticas se basa en materiales superconductores que funcionan a temperaturas ultrabajas, esta innovación está fácilmente disponible para ellos.

El poder de la colaboración

El hallazgo de la investigación se realizó como parte del proyecto SUPERTED, que está siendo financiado por Future and Emerging Technologies (FET Open) de la UE. Este proyecto tiene como objetivo crear el primer detector termoeléctrico superconductor de radiación electromagnética del mundo, basado en heteroestructuras superconductoras/magnéticas.

"En realidad, encontrar la funcionalidad del diodo fue una agradable sorpresa, como consecuencia de la caracterización exhaustiva de las muestras SUPERTED", explica Elia Strambini, del Istituto Nanoscienze—CNR y Scuola Normale Superiore (SNS) en Pisa, quien realizó el descubrimiento inicial.

Francesco Giazotto, del Istituto Nanoscienze—CNR y SNS que dirigió los esfuerzos experimentales, dice que cree que "este hallazgo es prometedor para varias tareas en la tecnología cuántica, como la rectificación o limitación de corriente".

El profesor Tero Heikkilä, de la Universidad de Jyväskylä, trabajó en la teoría detrás del efecto. Él dice que "este hallazgo mostró el poder de la colaboración entre diferentes tipos de investigadores, desde la ciencia de los materiales hasta la electrónica y la teoría superconductora. Sin el apoyo europeo, tal colaboración no se llevaría a cabo".

La investigación fue publicada en Nature Communications . + Explora más

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