ТАСС, 27 апреля. Европейские и китайские физики разработали сверхпроводящий материал на базе трех разных соединений ниобия, селена и брома, который всегда проводит ток без потерь энергии только в одну сторону. Об этом в среду сообщила пресс-служба Технологического университета Дельфта (TUD).
"Нам никогда еще не удавалось создать сверхпроводниковых аналогов диода, для работы которых не требовался бы внешний источник магнитных полей. Мы решили эту проблему при помощи двумерного квантового материала, бромида ниобия, который мы вставили между двумя фрагментами обычного сверхпроводника на базе ниобия и селена", - пояснил доцент TUD Мазар Али, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Диоды представляют собой электровакуумные или полупроводниковые устройства, обладающие низким сопротивлением при движении тока в одном направлении и крайне высоким - при его движении в обратную сторону. Подобная избирательная проводимость сделала диоды критически важным компонентом всех современных электронных приборов, в том числе компьютеров.
Первые полупроводниковые диоды были созданы еще в 1874 году, однако разработка их сверхпроводящих аналогов оказалась невероятно сложной задачей как с точки зрения теории, так и практики. Это связано с тем, что все существующие диоды состоят из двух или более компонентов, соединенных друг с другом, из-за чего контакт между ними фактически всегда будет обладать ненулевым сопротивлением.
Сверхпроводящий диод
Лишь недавно, как отмечают Али и его коллеги, японские физики обошли эту проблему при помощи многослойного сверхпроводящего материала на базе ванадия, ниобия и тантала, который проводит ток без сопротивления только в одну сторону. Проблема заключалась в том, что данное соединение проявляло подобные свойства только в присутствии сильных магнитных полей, что значительно ограничивало его применение.
Европейские и китайские физики решили эту проблему при помощи двумерного квантового материала, состоящего из атомов брома и ниобия. Взаимодействия между электронами в его молекулах препятствуют движению электрического тока в одном направлении, но не мешают ему передвигаться через это вещество в противоположную сторону.
Ученые вырастили пленку из этого вещества, вставили ее в промежуток между двумя фрагментами сверхпроводника на базе ниобия и селена и проследили за движением тока между ними при охлаждении всей этой конструкции до температуры в минус 266 градусов Цельсия. Созданный Али и его коллегами сверхпроводящий диод пропускал ток в одну сторону и не давал ему двигаться в обратном направлении.
Используя несколько диодов, ученые создали первый сверхпроводящий выпрямитель тока и проверили его в действии при разных температурах. Эти опыты подтвердили, что созданная физиками конструкция оставалась стабильной даже через 10 тысяч циклов включения-выключения. Подобные успехи открыли дорогу для создания диодов на базе высокотемпературных сверхпроводников, которые можно будет применять на практике, подытожили Али и его коллеги.