Con todo el furor de los superconductores en las noticias (mirándote a ti, LK-99), a veces es fácil dejar que otras historias pasen desapercibidas. Pero la ciencia sucede en todas partes, todo el tiempo: ahora, un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado un dispositivo superconductor que, según dicen, traerá una mejor eficiencia energética y térmica a la electrónica. Su trabajo fue publicado en una edición en línea de Cartas de revisión física.
Al igual que LK-99 (que todavía está pasando por un complicado proceso de replicación y revisión por pares), el diodo diseñado por el MIT (una especie de dispositivo de conmutación) todavía está en su etapa inicial de diseño. Sin embargo, aun así, Jagadeesh Moodera (autor principal) et al. Digamos que este diodo ya es el doble de eficiente que las arquitecturas de diodos anteriores cuando se trata de transportar corriente (y evitar pérdidas), con un amplio espacio de diseño para mejorar sus características.
Incluso podría afectar la computación cuántica. Y, de hecho, este desarrollo se produjo como un descubrimiento fortuito cuando el equipo investigó los fermiones de Majorana, uno de los componentes básicos de los qubits topológicos, un diseño de qubit aún por reivindicar que ha sido perseguido nada menos que por Microsoft. El equipo pronto se dio cuenta de que su trabajo inspirado en Majorana sobre diodos superconductores podía transferirse fácilmente al ámbito de los circuitos clásicos (es decir, no cuánticos).
Los diodos son una parte crucial de cualquier chip y son una parte integral del diseño de un circuito. Mientras que los transistores se utilizan para amplificar las señales de entrada de los circuitos de baja resistencia a los circuitos de alta resistencia dentro del chip, los diodos suelen ser responsables de convertir la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC).
Dado que el diseño del chip está fuertemente limitado por la cantidad de calor generado por las pérdidas eléctricas (un cuello de botella que se ha visto en diseños de transistores cada vez más complejos y nuevas tecnologías de refrigeración que se ocupan de estos problemas de manera limitada), los beneficios de los diodos sin pérdidas para mejorar la informática y la temperatura la eficiencia no debe subestimarse.
Se requerían todas las características de un superconductor para fabricar los diodos supereficientes. El equipo de investigación del MIT demostró que las pequeñas diferencias entre los bordes de los dispositivos de diodo podrían optimizarse (agregando bordes dentados o aplicando otras deformaciones). Es por eso que el diseño aún está abierto para la optimización: la cantidad de posibles variaciones de diseño es enorme, y solo hay mucho tiempo para encontrar cuál es la mejor configuración asimétrica.
La peculiaridad del diseño muestra que incluso las diferencias microscópicas en los materiales pueden generar resultados desproporcionados. Estos diodos también tienen características superconductoras, como el efecto Meissner y la capacidad de bloquearse en campos magnéticos preexistentes (conocido como fijación de flujo).
Hablando con SciTechDaily, Philip Moll (Director del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia en Alemania y no involucrado en la investigación) dijo que el artículo del equipo del MIT muestra cómo los diodos superconductores ahora son un «problema completamente resuelto desde una perspectiva de ingeniería». «. También agregó que las eficiencias récord mostradas por el diseño se alcanzaron «sin siquiera intentarlo», con estructuras que «todavía están lejos de estar optimizadas». Eso suena como ciencia perfectamente inteligente (aunque todavía difícil).
De manera crucial, el equipo dice que su diodo superconductor es robusto y puede operar en un amplio rango de temperatura mientras abre potencialmente la puerta a nuevas tecnologías y diseños. Agregando relevancia al descubrimiento, los ingenieros dicen que el diseño de estos diodos es lo suficientemente simple y compatible como para que sea fácilmente escalable: se pueden producir millones de ellos en una sola oblea de silicio.
Entonces, ¿vamos a sacarlos aquí ya?