Diode supraconductrice sans champ magnétique dans le graphène multicouche —


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  • Les supraconducteurs sont la clé d’un flux de courant sans perte. Cependant, la réalisation de diodes supraconductrices n’est devenue que récemment un sujet important de recherche fondamentale. Une équipe de recherche internationale impliquant le physicien théoricien Mathias Scheurer a maintenant réussi à franchir une étape importante : la démonstration d’un effet de diode supraconductrice extrêmement puissant dans un seul supraconducteur bidimensionnel. Ils en font état dans Physique naturelle.

    On parle d’effet de diode supraconductrice lorsqu’il existe une amplitude du courant pour laquelle un matériau se comporte comme un supraconducteur dans un sens de passage du courant et comme une résistance dans l’autre. Contrairement à une diode conventionnelle, une telle diode supraconductrice présente une résistance complètement nulle et donc aucune perte dans le sens direct. Cela pourrait constituer la base de la future électronique quantique sans perte. Les physiciens ont réussi à créer l’effet de diode il y a environ deux ans, mais avec quelques limitations fondamentales.

    Les nouvelles expériences menées dans le groupe de Jia Li à la célèbre université américaine Brown, décrites dans le numéro actuel de Nature Physics, présentent un effet de diode extrêmement puissant : lorsqu’un courant électrique est allumé dans une direction, le système devient presque immédiatement un résistance tout en restant supraconductrice pour les courants de sens opposé. De plus, le sens de la diode peut être inversé par un simple champ électrique. « Cela seul fait du graphène tricouche une plateforme si prometteuse pour l’effet de diode supraconductrice », précise Mathias Scheurer de l’Institut de physique théorique de l’Université d’Innsbruck, qui a reçu cette année une bourse de démarrage ERC pour ses recherches sur les matériaux bidimensionnels, en particulier graphène. De plus, le système réalise la situation unique d’un effet de diode à champ magnétique externe nul dans un seul supraconducteur homogène. Cela confirme une hypothèse précédemment théorisée par Mathias Scheurer : à savoir que la supraconductivité et le magnétisme coexistent dans un système constitué de trois couches de graphène torsadées les unes contre les autres. Le système génère ainsi virtuellement son propre champ magnétique interne, créant un effet de diode.

    Le graphène, un matériau prometteur

    L’effet de diode décrit dans Nature Physics a été produit avec du graphène, un matériau constitué d’une seule couche d’atomes de carbone disposés en nid d’abeilles. L’empilement de plusieurs couches de graphène conduit à des propriétés complètement nouvelles, notamment la capacité de trois couches de graphène torsadées les unes contre les autres à conduire le courant électrique sans perte. Le fait qu’un effet de diode supraconductrice existe sans champ magnétique externe dans ce système a de grandes implications pour l’étude du comportement physique complexe du graphène tricouche torsadé, car il démontre la coexistence de la supraconductivité et du magnétisme. Cela montre que l’effet de diode a non seulement une pertinence technologique, mais a également le potentiel d’améliorer notre compréhension des processus fondamentaux de la physique à plusieurs corps. La base théorique de cela a déjà été publiée dans une autre publication de haut niveau.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université d’Innsbruck. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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