Resistência é inútil: Aposte nos diodos supercondutores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/05/2025

Esquema do efeito do diodo supercondutor induzido por vórtices quânticos.
[Imagem: Junichi Shiogai]

Diodo supercondutor

Pesquisadores japoneses conseguiram controlar a direção que a corrente elétrica percorre em um supercondutor, criando um diodo supercondutor - o diodo é um componente eletrônico básico, sendo que a junção de dois deles forma um transístor.

Ou seja, o novo componente combina a eficiência incomparável de um supercondutor, que conduz eletricidade sem resistência, com a flexibilidade e a controlabilidade de um semicondutor.

O fluxo da corrente elétrica em uma direção específica, um fenômeno conhecido como retificação, foi obtido em uma heterojunção, uma junção de dois materiais diferentes, neste caso, Fe(Se,Te) e FeTe.

"Quando se trata de supercondutores, a escolha do material é crucial," explicou Junichi Shiogai, da Universidade de Osaka. "O telureto de seleneto de ferro possui propriedades ideais, como alta temperatura de transição, campo magnético crítico e densidade de corrente crítica. Isso significa que a gama de parâmetros para os quais o efeito pode ocorrer é ampla, o que nos dá a melhor chance de sucesso."

De fato, quando a heteroestrutura é posta sob um campo magnético, há uma mudança significativa na direcionalidade da corrente. O efeito também aumenta com o aumento da intensidade do campo magnético e a diminuição da temperatura.

A interação spin-órbita do tipo Rashba parece estar na origem da dinâmica do vórtice assimétrico.
[Imagem: Yusuke Kobayashi et al. - 10.1038/s42005-025-02118-w]

Vórtices quânticos assimétricos

Ao analisar os dados enquanto os parâmetros eram variados - intensidade do campo magnético e temperatura -, a equipe conseguiu elaborar uma explicação coerente para o efeito.

"Até agora, o mecanismo desse efeito tem sido um mistério," diz Shiogai. "Nossos experimentos revelam que a fixação de vórtices quânticos gerados pelo campo magnético desempenha um papel crucial."

A equipe descobriu que uma forte interação spin-órbita altera o potencial de fixação assimétrica, de modo que os vórtices permanecem mais presos em uma direção do que na outra, criando a quebra de simetria necessária para realizar a retificação. Esta hipótese foi confirmada pela forte correlação linear entre a eficiência do diodo e a intensidade da polarização.

"Estamos otimistas de que esses resultados podem ser aplicados para desenvolver um dispositivo de retificação ideal que abra caminho para eletrônicos de energia ultrabaixa construídos a partir de supercondutores," disse Shiogai.

De fato, a expectativa é que os diodos supercondutores reduzam drasticamente o uso de energia na computação. Uma curiosidade digna de nota é que o diodo supercondutor foi considerado impossível por quase um século, até que o primeiro deles fosse construído, em 2022.

Mais tópicos