Diodo superconduttore

Nel 2020, il Prof. Teruo Ono e i suoi colleghi dell’Università di Kyoto hanno riportato la prima osservazione di un effetto diodo superconduttore controllabile magneticamente in un superlattice (super reticolo) artificiale. Le loro scoperte, pubblicate su Nature, hanno aperto la strada ad altri studi volti alla realizzazione di circuiti elettronici non dissipativi.

In collaborazione con il Prof. Ono, un altro gruppo di ricerca dell’Università di Kyoto, in Giappone, ha recentemente condotto uno studio volto a comprendere meglio i meccanismi alla base dell’interessante effetto osservato due anni fa. Il loro lavoro, pubblicato su Physical Review Letters, ipotizza l’esistenza di un meccanismo intrinseco che potrebbe essere alla base dell’effetto diodo superconduttore riportato nel loro precedente lavoro.

“Il nostro gruppo lavora in collaborazione con il Prof. Ono, il cui gruppo di ricerca ha eseguito l’esperimento pionieristico dell’effetto diodo superconduttore di massa”, ha dichiarato a Phys.org Akito Daido, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio. “L’obiettivo del nostro recente lavoro è stato quello di chiarire il suo meccanismo, che era sconosciuto prima del nostro studio”.

L’effetto diodo superconduttore è un fenomeno che produce un tipo unico e speciale di diodo. L’elemento caratterizzante di questo diodo è che, al suo interno, la resistenza elettrica svanisce in una direzione e rimane finita nell’altra. Questa caratteristica viene definita “non reciprocità della corrente critica”.

“Suggeriamo che un possibile meccanismo che potrebbe causare l’effetto diodo superconduttore è l’effetto diodo superconduttore intrinseco, in cui la rottura delle coppie di Cooper gioca un ruolo importante”, ha spiegato Daido. “Il nostro lavoro getta le basi della comprensione teorica dell’effetto diodo superconduttore”.

Nel loro articolo, Daido e i suoi colleghi hanno chiarito la dipendenza dalla temperatura della corrente di de-pairing non reciproca vicino alla temperatura critica nei diodi superconduttori. Inoltre, evidenziano il significativo potenziamento di questo effetto a basse temperature e mostrano che il segno della corrente critica non reciproca può essere invertito quando si applicano campi magnetici maggiori a un materiale.

I ricercatori esplorano infine l’idea che l’effetto diodo superconduttore intrinseco sia alla base del diagramma di fase e delle funzionalità dei superconduttori non centrosimmetrici. In definitiva, il loro studio potrebbe migliorare la comprensione fisica di alcuni tipi di materiali superconduttori.

“Il nostro lavoro ha rivelato che l’effetto diodo superconduttore cattura una firma delle fasi superconduttrici esotiche e può essere utilizzato come sonda promettente per il loro rilevamento”, ha detto Daido. “Questo significa che l’effetto diodo superconduttore è un fenomeno interessante non solo dal punto di vista ingegneristico, ma anche dal punto di vista della fisica fondamentale”.

In futuro, il recente lavoro di Daido e dei suoi colleghi potrebbe ispirare altri team a indagare sul meccanismo intrinseco da loro proposto. In definitiva, ciò potrebbe far luce sulle basi fisiche dell’effetto unico osservato dal Prof. Ono e dai suoi colleghi.

Nei prossimi studi, i ricercatori intendono esaminare ulteriormente l’effetto proposto nel loro articolo, per delinearne ulteriormente la fisica e la dinamica. Inoltre, vorrebbero cercare di identificare altri meccanismi che potrebbero essere alla base dell’effetto del diodo superconduttore.

Bibliografia

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