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 de l'Université d'Innsbruck a maintenant réussi à franchir une étape importante :la réalisation d'un effet de diode supraconductrice sans champ magnétique externe, prouvant ainsi l'hypothèse que la supraconductivité et le magnétisme coexistent. Ils en parlent dans Nature Physics .

On parle d'effet de diode supraconductrice lorsqu'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 pour la première fois à créer l'effet de diode il y a environ deux ans, mais avec quelques limitations fondamentales. "A cette époque, l'effet était très faible et il était généré par un champ magnétique externe, ce qui est très désavantageux dans les applications technologiques potentielles", explique Mathias Scheurer de l'Institut de physique théorique de l'université d'Innsbruck.

Les nouvelles expériences menées par des physiciens expérimentateurs de l'Université Brown, décrites dans le numéro actuel de Nature Physics , ne nécessitent pas de champ magnétique externe. En plus des avantages susmentionnés liés à l'application, les expériences confirment une thèse précédemment théorisée par Mathias Scheurer :à savoir que la supraconductivité et le magnétisme coexistent dans un système composé 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.

"L'effet de diode observé par des collègues de l'Université Brown était en outre très fort. De plus, la direction de la diode peut être inversée par un simple champ électrique. Ensemble, cela fait du graphène tricouche une plate-forme si prometteuse pour l'effet de diode supraconductrice", précise Mathias Scheurer, dont les recherches portent sur les matériaux bidimensionnels, notamment le graphène.

Graphène, un matériau prometteur

L'effet de diode décrit dans Nature Physics a également été réalisé avec du graphène, un matériau constitué d'une seule couche d'atomes de carbone disposés en nid d'abeille. 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. + Explorer plus loin

Un aperçu à l'intérieur d'un sandwich au graphène