Наука Mail Саратовские физики нашли способ использовать квантовое туннелирование без риска для электроникиИсточник: СГУ Ученые Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского выяснили, как в наноразмерных устройствах пропускать колоссальные токи и при этом не доводить металл до расплавления. Это открывает путь к созданию более мощных и стабильных элементов наноэлектроники и терагерцовых генераторов — технологий будущего связи, медицины и сенсорики, рассказали в пресс-службе Минобрнауки РФ. Физики исследовали процессы, происходящие в резонансно-туннельных квантовых структурах — системах из чередующихся тончайших слоев, где электроны проходят через барьеры не напрямую, а «туннелем», по законам квантовой механики . При обычных плотностях тока катод в таких устройствах быстро плавится. Однако расчеты саратовских исследователей показали, что при оптимальном подборе размеров и эффективном охлаждении структура нагревается лишь до около 2000 К — почти как на поверхности звезды — и при этом сохраняет устойчивость. За открытие эффектов квантового туннелирования в 2025 году была вручена Нобелевская премия по физикеИсточник: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences Чтобы определить предел прочности, ученые последовательно рассчитали квантово-механические процессы распространения тока и теплового баланса (от джоулева нагрева до эффектов Ноттингема и Пельтье). Ключевыми факторами оказались идеально гладкие поверхности, малые размеры электродов (менее микрометра — одной миллионной доли метра) и быстрый отвод тепла в массивный термостат. Понижение температуры, как поясняют исследователи, существенно повышает стабильность наноструктур. Поскольку решение задачи показало температуры электродов, близкие к плавлению, единственный путь повышения плотности тока — уменьшение нагрева и улучшение охлаждения. Использование температур порядка 1 К снижает тепловые потери примерно в 300 раз. Если применить сверхпроводящие электроды, нагрев исчезает вовсе. При температуре жидкого гелия полностью решается проблема теплоотвода. Именно такие макроскопические квантовые системы — с контактами Джозефсона — принесли в 2025 году Нобелевскую премию по физике. Михаил Давидович профессор кафедры радиоэлектроники и электродинамики СГУ Сейчас коллектив работает над моделированием квазипериодических сверхпроводящих структур, где ток и тепло уравновешены в предельно точной квантовой гармонии. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования России в рамках государственного задания и соответствует стратегическим направлениям программы «Приоритет-2030». Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Ранее Наука Mail рассказывала , что в России создали защищенную от квантовых взломов цифровую подпись. Source: https://science.mail.ru/news/41305-net-plavleniyu-metalla-v-nanoelektronike/