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Sep 02, 2023

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L'efficienza del 50% del diodo sarebbe un vantaggio per la progettazione dei chip. Con tutta la rabbia sui superconduttori che sfreccia attraverso le notizie (guardando te, LK-99), a volte è facile lasciare che altre storie volino sotto

L'efficienza del 50% del diodo sarebbe un vantaggio per la progettazione dei chip.

Con tutta la rabbia sui superconduttori che sfreccia attraverso le notizie (guardando te, LK-99), a volte è facile lasciare che altre storie volino sotto il radar. Ma la scienza accade ovunque, in ogni momento: ora, un gruppo di ricerca del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha sviluppato un dispositivo superconduttore che, secondo loro, porterà una migliore efficienza energetica e termica all’elettronica. Il loro lavoro è stato pubblicato in un numero online di Physical Review Letters.

Come l'LK-99 (che sta ancora attraversando un disordinato processo di replica e revisione tra pari), il diodo progettato dal MIT (una sorta di dispositivo di commutazione) è ancora nella sua fase iniziale di progettazione. Eppure, anche così, Jagadeesh Moodera (autore principale) et al. affermano che questo diodo è già due volte più efficiente delle precedenti architetture di diodi quando si tratta di trasportare corrente (e prevenire perdite), con ampio margine di progettazione lasciato per migliorarne le caratteristiche.

Potrebbe persino avere un impatto sull’informatica quantistica. E in effetti, questo sviluppo è arrivato come una scoperta fortuita mentre il team esaminava i fermioni di Majorana, uno degli elementi costitutivi dei qubit topologici, un progetto di qubit ancora da rivendicare che è stato perseguito niente meno che da Microsoft. Il team si rese presto conto che il lavoro ispirato a Majorana sui diodi superconduttori poteva essere facilmente trasferito nel regno dei circuiti classici (cioè non quantistici).

I diodi sono una parte cruciale di qualsiasi chip e sono parte integrante della progettazione di un circuito. Mentre i transistor vengono spesso utilizzati per amplificare i segnali di ingresso da circuiti a bassa resistenza a circuiti ad alta resistenza all'interno del chip, i diodi possono essere utilizzati come stabilizzatori di tensione o come valvole unidirezionali (in quanto consentono alla corrente di fluire solo in una direzione). Sembra che entrambe queste applicazioni trarrebbero vantaggio da questo nuovo design superconduttore.

Poiché la progettazione dei chip è fortemente vincolata dalla quantità di calore generato dalle perdite elettriche (un collo di bottiglia che ha portato a progetti di transistor sempre più complessi e a nuove tecnologie di raffreddamento che affrontano questi problemi in modo limitato), i vantaggi dei diodi senza perdite nel miglioramento del calcolo e della temperatura l'efficienza non deve essere sottovalutata.

Per realizzare i diodi superefficienti erano necessarie tutte le caratteristiche di un superconduttore. Il gruppo di ricerca del MIT ha dimostrato che le piccole differenze tra i bordi dei dispositivi a diodi potrebbero essere ottimizzate (aggiungendo bordi seghettati o applicando altre deformazioni). Ecco perché il design è ancora aperto all'ottimizzazione: la quantità di possibili variazioni di design è enorme e c'è solo un certo tempo per trovare quale sia la migliore configurazione asimmetrica.

La stranezza del design mostra che anche le differenze microscopiche nei materiali possono portare a risultati sproporzionati. Questi diodi hanno anche caratteristiche superconduttrici come l'effetto Meissner e la capacità di bloccarsi in campi magnetici preesistenti (noto come blocco del flusso).

Parlando con SciTechDaily, Philip Moll (direttore dell'Istituto Max Planck per la struttura e la dinamica della materia in Germania e non coinvolto nella ricerca) ha affermato che l'articolo del team del MIT mostra come i diodi superconduttori siano ora un "problema completamente risolto dal punto di vista ingegneristico". ". Ha anche aggiunto che l'efficienza record mostrata dal progetto è stata raggiunta "senza nemmeno provarci", con le strutture "lontane dall'essere ancora ottimizzate". Sembra una scienza perfettamente intelligente (anche se ancora difficile).

Fondamentalmente, il team afferma che il suo diodo superconduttore è robusto ed è in grado di funzionare in un ampio intervallo di temperature, aprendo potenzialmente la porta a nuove tecnologie e progetti. Aggiungendo rilevanza alla scoperta, gli ingegneri affermano che il design di questi diodi è abbastanza semplice e compatibile da essere facilmente scalabile: milioni di diodi possono essere prodotti su un singolo wafer di silicio.

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