Графен заставляет ток течь в одну сторону экспресс
Переключатель, который сам знает, куда течь. Так работает джозефсоновский диод — сверхпроводящий мостик, где ток в одну сторону идёт охотно, а в другую — упирается. В новой работе такой мостик сделали из графена — листа углерода толщиной в один атом.
Эффект проявился, когда на устройство подали слабое магнитное поле — всего несколько миллитесла. Это примерно как поле магнитика на холодильнике. Лучше всего выпрямление работало вблизи тёмных полос интерференционной картины, похожей на рябь от двух брошенных в воду камней. Там эффективность превысила 20% — серьёзная цифра для сверхпроводящей электроники.
Теоретическая модель показала: всему виной дальнодействующие рассеивающие потенциалы. Проще говоря, неоднородности в самом графене. Даже в сверхчистом двумерном материале остаются крошечные дефекты, и именно они нарушают зеркальную симметрию перехода. Без этого нарушения диодный эффект не возник бы.
Авторы предполагают, что управлять асимметрией можно будет с помощью внешних затворов. Это специальные электроды, которые меняют электрическое поле в переходе. Тогда диод станет настраиваемым: повернул ручку — и ток побежал в другую сторону.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2606.17673
Josephson diodes are non-reciprocal superconducting devices characterized by different switching currents depending on the current flow direction. They recently attracted considerable theoretical and experimental attention, in view of their possible application as rectifying elements in the field of superconducting electronics, and as probes to investigate symmetry breaking mechanisms in mesoscopic systems. In this work, we show that graphene Josephson junctions provide rectification of supercurrent with an efficiency exceeding 20%. The effect appears applying a mT out-of-plane magnetic field and is enhanced close to the nodes of the Fraunhofer interference pattern. Our theoretical model identifies long-range scattering potentials in the junction as the symmetry-breaking mechanism, which yields supercurrent rectification in highly transparent junctions. While graphene stands as an ultra-clean transmission medium, our work shows that unavoidable residual disorder in a clean two-dimensional system is sufficient to promote this effect. Tailoring of the inversion (mirror) symmetry breaking could be obtained via proper design of external gates.
Джозефсоновский переход назван в честь британского физика Брайана Джозефсона, который предсказал эффект в 1962 году, будучи аспирантом. За это он получил Нобелевскую премию всего через 11 лет.