I risultati della ricerca portano a una maggiore comprensione dei superfluidi 2D e del loro impatto sui sistemi di alimentazione

12 ore fa p Luke James Se i ricercatori e gli ingegneri di progettazione riescono a ottenere la superconduttività a temperatura ambiente, ovvero un materiale con resistenza elettrica pari a zero a temperatura ambiente, potrebbe rivoluzionare l'industria dell'elettronica di potenza. Secondo gli scienziati dell'Universität Hamburg e del Cluster of Excellence, per la prima volta sono state osservate forti prove di superfluidità in un sistema modello centrale, una nuvola di gas bidimensionale. La superconduttività è vitale nell'elettronica perché l'elettronica superconduttiva sarà in grado di fornire dispositivi e circuiti con proprietà che attualmente non si vedono in nessuna altra tecnologia nota. Vale a dire, l'elettronica superconduttiva sarà molto più affidabile ed efficiente, sprecando molta meno energia a causa della perdita di calore.
I ricercatori sperano così tanto che siano già in corso piani per sostituire le attuali reti elettriche con reti superconduttive entro il 2030. Prima che ciò sia possibile, tuttavia, gli scienziati dovranno trovare un modo per ottenere la superconduttività a temperatura ambiente e applicarla praticamente, il che si sta rivelando piuttosto impegnativo. Un'illustrazione di due superfluidi separati da una barriera.
La loro natura ondulatoria consente alle particelle di oscillare avanti e indietro tra i due lati. Immagine accreditata a Electron Studios, UHH, Mortiz L'effetto Josephson è il fenomeno di una supercorrente, una corrente che scorre indefinitamente senza alcuna tensione applicata ad esso, attraverso un dispositivo di giunzione Josephson (JJ), che consiste di due o più superconduttori da un collegamento debole. Fu osservato per la prima volta nel 1962 e ora, per la prima volta, i ricercatori hanno osservato le oscillazioni di Josephson in un gas di Fermi bidimensionale (2D).
Questi gas di Fermi sono costituiti da una "boccata di nulla", vale a dire una nuvola di gas di poche migliaia di atomi. Se vengono raffreddati di alcuni milionesimi di grado sopra lo zero assoluto, diventano superfluidi. Ora possono essere usati per studiare i superfluidi in cui le particelle interagiscono fortemente tra loro ed esistono solo in due dimensioni.
Questa combinazione sembra essere al centro della superconduttività ad alta temperatura, ma non si sa molto al riguardo. "Siamo rimasti stupiti di come le oscillazioni di Josephson fossero visibili nel nostro esperimento. Questa è una chiara prova della coerenza di fase nel nostro gas Fermi 2D ultracold", afferma il primo autore Niclas Luick.
"L'alto grado di controllo che abbiamo sul nostro sistema ci ha anche permesso di misurare la corrente critica al di sopra della quale si rompe la superfluidità ". Secondo i ricercatori, la loro scoperta potrebbe spianare la strada a nuove opportunità per ottenere approfondimenti sulla natura dei superfluidi 2D fortemente correlati che sono difficili da simulare ma che sono tuttavia estremamente importanti per la fisica moderna e, di conseguenza, l'ingegneria elettrica.