Maggio 16, 2022

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Découverte du supraconducteur à sens unique, que l’on croyait impossibile

Quelle différence entre semi-conducteur et superconducteur ?

Les semiconducteurs et les supraconducteurs sont des matériaux qui permettent au courant électrique de les traverser. Ce sont donc des Conducteurs électriques, mais qui possèdent des différences fondamentales.

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Il semiconduttore è un condotto elettrico che possiede un valore di conduzione elettrica situato tra i valori dell’isolante e del condotto. En d’autres termes, un semiconducteur possède une Conductivité électrique modérée et est sensibile aux variazioni di temperatura, aux champs magnétiques et aux éventuelles impuretés presentes dans le matériau.

Dans un semi-conducteur, les éléments sont des cristaux dont les atomis sont diposés en 3D avec la presence de liaisons covalentes en chaque atome. Il trouve des applications e la concezione dei diodi, dei transistor o dei circuiti integrati.

Il esistere de nombreux matériaux semiconducteurs sous la forme de monocristaux comme le silicium, le germanium, l’étain, le sélénium o encore le tellure. Lors de sa conception, un semiconducteur peut être composé d’un assemblage de plusieurs éléments comme l’arséniure de gallium qui contient de l’arsenic et du gallium.

Un superconduttore qui è un condotto elettrico possède une valeur de Conductivité électrique supérieure à la valeur de la Conductivité d’un Conducteur. Bien souvent, un superconducteur est un élément chimique o un mélange d’éléments qui devient presque totalment non résistant au passaggio de l’électricité lorsqu’il est refroidi à una certa temperatura. Un superconducteur permet donc le passage de l’électricité sans perte d’énergie. C’est la raison pour laquelle le courant électrique qui traverse un superconducteur se nomme le super courant.

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Cette perte de résistance électrique à une determinate température est appelée température critique ou Tc. L’esistenza dei sovraconduttori di tipo 1 e di tipo 2. I materiali di tipo 1 sono i conduttori “classici” a temperatura ambiante e i superconduttori esterni lorsqu’ils sont refroidis en dessous de leur Tc. I materiali di tipo 2 conduisent mal o même pas du tout le courant à température ambiante et se transforment en superconducteurs quand la température est abaissée sous leur Tc.

Une couche très fine pour une diode supraconductrice

© Shutterstock

I centri di donazione sono stati i primi benefici di un superconduttore a sensi unici e limitativi, che sono stati utilizzati per l’energia.

Les diodes sont des éléments électroniques dans lesquels l’électricité doit circuler dans un seul sens. C’est la raison pour laquelle les constructeurs utilisent des matériaux semi-conducteurs. Neanmoins l’utilisation de ce genere de matériau entraine une perte énergétique. Les superconducteurs qui presentent une résistance nulle ne sont donc jamais utilisés pour leur fabbricazione.

Les chercheurs de l’université des technologies aux Pays-Bas et leur collègue allemand de l’Istituto Max Planck viennent pourtant de créer pour la première fois une diode à base de un matériau superconducteur qui permet à l’electricité et donc aux éelectrons de circuler dans un seul sens.

Non viene utilizzato un matériau qui possède un champ électrique intégré applé niobio-3 bromo-8, pris en sandwich entre due couches d’un matériau supraconducteur. L’ensemble peut être considéré comme un système en 2D tellement son épaisseur ne dépasse pas l’épaisseur atomique.

Les chercheurs se sont rendus compte que lorsqu’un flux d’électrons traverse le sandwiche dans un sens, il n’y a aucune résistance et donc aucune perte d’energie. Par contre, dans l’autre sens, une résistance se fait ressentir. Cette découverte assez inattendue n’avait pas du tout été pressentie par les scientifiques et les chercheurs ne comprennent toujours pas le fonctionnement esatto de ce système !

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Une economie d’énergie et des application pratiques intéressantes

Cette découverte inattendue ouvre la voie à de nombreuses applications pratiques, notamment dans les centres de traitement de données des grands groupes come Google par esempio, qui abritent quelques fois des centaines voire des milliers de serveuroms consmantique informat 10% e 20% della produzione di energia elettrica mondiale. Malheureusement, une assez grande partie de cette électricité est perdue la forma di chaleur produite par les résistances électriques des transistors qui équipent ces server.

L’utilizzo di nuovo tipo di sovraconduttori versato permettre à ces server d’utiliser beaucoup moins d’électricité puisqu’ils ne présentent aucune résistance et donc aucune perte de chaleur. Cela significa aussi que ces grands centres de stockage de données pourraient fortement limiter l’utilizzo dei sistemi di raffreddamento che utilisent égallement de l’energie. En plus des économies d’energies importantis, l’utilisation de ce supraconducteur à sens unico permettrait des traitements d’information beaucoup più rapides qu’avec les systèmes actuels.

Cette diode est aussi la porte ouverte à des avancées maggiori nel dominio dell’informazione quantique. Cette nouvelle diode fait intervenir l’effet Josephson qui permet à des électrons de traverser uno spazio tra due superconduttori per effetto tunnel.

Les travaux de l’équipe ne s’arrêtent pas là. Ils souhaitent maintenant construire un transistor superconducteur. Il valore faut pour y arriver trouver de nouveaux matériaux, car leur diode actuelle fonctionne à -271 °C et noncessite encore trop d’énergie pour discendere et maintenir cette température.

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