Una pompa di elettroni per indurre corrente

Il "pompaggio mesoscopico di carica", proposto teoricamente alcuni decenni or sono, è un meccanismo di trasporto di cariche elettriche in un conduttore nanoscopico (di dimensioni del miliardesimo di metro) che, anziché essere causato dall''applicazione di una tensione ai capi del conduttore, utilizza le caratteristiche di un sistema quantistico e la loro dipendenza temporale esplicita. Ad oggi il pompaggio mesoscopico è stato realizzato solamente in sistemi dominati dalle interazioni Coulombiane, in cui cioè la dinamica degli elettroni è governata dalla legge di Coulomb. In questo lavoro dimostriamo la possibilità di ottenere una corrente elettrica in un nanofilo di arseniuro di indio (InAs) non polarizzato ed inserito in uno SQUID (superconducting quantum interference device), in assenza di interazioni Coulombiane. In questo sistema il pompaggio è dovuto alla modulazione ciclica (a frequenza fissata) della fase del parametro d''ordine dei diversi elettrodi superconduttivi (effetto Josephson ac). La prova discriminante del pompaggio è fornita dalle particolari proprietà di simmetria che la corrente presenta rispetto ai parametri di controllo. La dipendenza della corrente che scorre nel nanofilo dalla frequenza di modulazione mostra un andamento lineare crescente per piccole frequenze (il cosiddetto regime adibatico) e una soppressione ad alte frequenze. Nel regime adiabatico abbiamo stimato una carica pompata per ciclo dell''ordine di 10-³ elettroni. Le misure sono supportate da un''analisi teorica, basata sull''approccio di scattering dinamico, dei diversi meccanismi che danno luogo ad una corrente diretta nel nanofilo.

Autori: F. Giazotto, P. Spathis, S. Roddaro, S. Biswas, F. Taddei, M. Governale, L. Sorba

Titolo: A Josephson Quantum Electron Pump

Rivista: Nature Physics

Anno: 2011

Riferimenti bibliografici: 7, 857 (2011)