ENGINEERINGNET.BE - In supergeleiders gaat een stroom door een draad zonder enige weerstand, wat betekent dat het remmen van deze stroom of zelfs het blokkeren ervan nauwelijks mogelijk is, laat staan om de stroom in slechts één richting te laten lopen en niet de andere.
De onderzoeksgroep van Associate Professor Mazhar Ali aan TU Delft is dit nu toch gelukt. Ali: "In Quantum Material Josephson Junctions vervangen wij het klassieke barrièremateriaal door een barrière van quantummateriaal, waarbij de eigenschappen van het quantummateriaal de koppeling tussen de twee supergeleiders op nieuwe manieren kunnen moduleren."
"De Josephson-diode is hier een voorbeeld van: we gebruikten het kwantummateriaal Nb3Br8, een 2D-materiaal zoals grafeen, waarvan wordt verondersteld dat het een netto elektrische dipool bevat, als kwantummateriaalbarrière en plaatsten het tussen twee supergeleiders."
"Nb3Br8 maakt deel uit van een groep nieuwe quantummaterialen en was voor ons een sleutelelement bij de eerste verwezenlijking van de Josephson-diode, ontwikkeld door onze samenwerkingspartners, professor Tyrel McQueen en zijn groep aan de Johns Hopkins University in de VS.
Veel technologieën zijn gebaseerd op oude versies van Josephson Junctions supergeleiders, bijvoorbeeld MRI-technologie. Ook quantum computing is tegenwoordig gebaseerd op Josephson Junctions.
Technologie die vroeger alleen mogelijk was met halfgeleiders, kan nu mogelijk met behulp van deze bouwsteen met supergeleiders worden gemaakt. "Daar vallen ook snellere computers onder, zoals computers met een snelheid tot terahertz, 300 tot 400 keer sneller dan de computers die we nu gebruiken," aldus Ali.
"De eerste onderzoeksrichting die we nu gaan aanpakken is het verhogen van de temperatuur waarmee we werken. We willen werken met 'High Tc Superconductors' en kijken of we Josephson-diodes kunnen laten werken bij temperaturen boven 77 Kelvin, aangezien dit koeling met vloeibare stikstof mogelijk maakt."
"Het tweede punt dat we moeten aanpakken is schaalvergroting. We hebben bewezen dat dit werkt in nanodevices, maar er zijn slechts een handvol gemaakt. De volgende stap is te onderzoeken hoe we de productie kunnen opschalen naar miljoenen Josephson-diodes op een chip."
