Un groupe de chercheurs de Pise, Jyväskylä, Saint-Sébastien et du MIT ont démontré comment une hétérostructure composée de supraconducteurs et d'aimants peut être utilisée pour créer un courant unidirectionnel comme celui que l'on trouve dans les diodes semi-conductrices.

Ces nouvelles diodes supraconductrices fonctionnent cependant à des températures beaucoup plus basses que leurs homologues à semi-conducteurs et sont donc utiles dans les technologies quantiques.

Électronique pour la technologie quantique

La plupart de nos appareils électroniques quotidiens, tels que les radios, les composants logiques ou les panneaux solaires, reposent sur des diodes où le courant peut circuler principalement dans une direction. De telles diodes s'appuient sur les propriétés électroniques des systèmes semi-conducteurs qui cessent de fonctionner aux températures ultra-basses inférieures à Kelvin requises dans la technologie quantique de demain. Les supraconducteurs sont des métaux dont la résistivité électrique est généralement nulle mais, lorsqu'ils sont en contact avec d'autres métaux, ils peuvent présenter une résistance de contact élevée.

Cela peut être compris à partir de la bande interdite d'énergie, qui indique une région interdite pour les excitations électroniques qui se forment dans les supraconducteurs. Il ressemble à l'écart d'énergie dans les semi-conducteurs mais est généralement beaucoup plus petit. Bien que la présence d'un tel écart soit connue depuis des décennies, la caractéristique de type diode n'a pas été observée auparavant, car elle nécessite de briser la symétrie généralement robuste des caractéristiques courant-tension du contact.

Le nouveau travail montre comment cette symétrie peut être brisée à l'aide d'un isolant ferromagnétique convenablement placé dans la jonction. Étant donné qu'une grande partie de la recherche actuelle sur les technologies quantiques est basée sur des matériaux supraconducteurs fonctionnant à des températures ultra-basses, cette innovation est facilement disponible pour eux.

Le pouvoir de la collaboration

La découverte a été faite dans le cadre du projet SUPERTED, qui est financé par les technologies futures et émergentes (FET Open) de l'UE. Ce projet vise à créer le premier détecteur thermoélectrique supraconducteur de rayonnement électromagnétique au monde, basé sur des hétérostructures supraconducteur/aimant.

"En fait, trouver la fonctionnalité de la diode a été une agréable surprise, conséquence de la caractérisation approfondie des échantillons SUPERTED", explique Elia Strambini, de l'Istituto Nanoscienze—CNR et Scuola Normale Superiore (SNS) à Pise, qui a fait la découverte initiale.

Francesco Giazotto, de l'Istituto Nanoscienze—CNR et SNS qui a dirigé les efforts expérimentaux, déclare qu'il pense que "cette découverte est prometteuse pour plusieurs tâches de la technologie quantique, telles que la rectification ou la limitation du courant".

Le professeur Tero Heikkilä, de l'Université de Jyväskylä, a travaillé sur la théorie derrière l'effet. Il dit que "cette découverte a montré la puissance de la collaboration entre différents types de chercheurs, de la science des matériaux à l'électronique supraconductrice et à la théorie. Sans le soutien européen, une telle collaboration n'aurait pas lieu."

La recherche a été publiée dans Nature Communications . + Explorer plus loin

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