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Su diseño, que no requiere campos magnéticos, se basa en un componente capaz de ser superconductor con una corriente positiva mientras ofrece una resistencia eléctrica significativa con una corriente negativa

El diodo es un componente esencial para los aparatos electrónicos que permite que la corriente fluya en una dirección pero evita que lo haga en la otra. Típicamente, esta selectividad ha dependido de los materiales semiconductores y no ha sido factible sumarla a la superconductividad.

Hacer que los electrones vayan en una sola dirección, es una propiedad fundamental necesaria para la computación y para otras utilidades electrónicas modernas.

Los materiales superconductores conducen sin resistencia la corriente eléctrica (el flujo de electrones), aunque ello requiere mantenerlos a temperaturas muy bajas. En un superconductor, los electrones se emparejan y viajan sin fricción, lo que significa que no se pierde energía en el recorrido.

Hace tiempo que se busca el análogo superconductor del diodo semiconductor, con múltiples vías de realización propuestas por los teóricos, pero que no se han podido llevar a la práctica con éxito.

Ahora, el equipo de Mazhar Ali, de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, ha encontrado un modo viable de fabricar un diodo de este tipo, denominado a veces “diodo Josephson”, y lo ha demostrado.

Su diseño, que no requiere campos magnéticos, se basa en un componente capaz de ser superconductor con una corriente positiva mientras ofrece una resistencia eléctrica significativa con una corriente negativa.

Para la fabricación de tan singular diodo, Ali y sus colegas han empleado materiales cuánticos 2D.

Este innovador componente, o las versiones más avanzadas del mismo, servirán de base para la tecnología de circuitos superconductores de próxima generación y abrirán un camino hacia la computación superconductora.

Las ventajas de aplicar los superconductores a la electrónica son de dos tipos. Por un lado, los superconductores pueden hacer que la electrónica sea cientos de veces más rápida. Por otro lado, incorporar los superconductores a la tecnología de nuestra vida cotidiana ahorraría energía. Según algunas estimaciones, el uso de superconductores en vez de semiconductores normales permitiría ahorrar hasta el 10% de las reservas energéticas en bastantes países.

La tecnología que antes solo era posible utilizando semiconductores convencionales ahora podría fabricarse con superconductores utilizando este nuevo y revolucionario componente. Las consecuencias de ello incluirían, entre muchas otras cosas, ordenadores hasta 400 veces más rápidos que los que usamos ahora.

«Si el siglo XX fue el siglo de los semiconductores, el XXI puede convertirse en el siglo de los superconductores», aventura Ali.

Ali y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Nature, bajo el título “The field-free Josephson diode in a van der Waals heterostructure”. 

09-05-2022 | MIOD / NCyT |

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