La saggezza convenzionale della superconduttività è che si tratta di uno stato con resistenza CC pari a zero, cioè con conduttività CC infinita. Tuttavia, questo paradigma è stato messo in discussione dalla scoperta dei superconduttori ad alta temperatura (cuprati), che mostrano una resistenza continua finita anche nello stato superconduttore. Questo comportamento insolito ha portato a una nuova comprensione della superconduttività in questi materiali, che coinvolge l’interazione tra correlazioni elettroniche, fluttuazioni quantistiche e disordine.

In questo nuovo quadro, lo stato superconduttivo nei cuprati è caratterizzato dalla presenza di ordini concorrenti, come l'ordine di carica e l'ordine di spin. Questi ordini concorrenti portano alla formazione di pozzanghere o ammassi elettronici, dove la superconduttività può coesistere con altri tipi di ordine. I confini tra queste pozzanghere sono resistivi, il che dà origine ad una resistenza continua finita nello stato superconduttore.

La forza di questi ordini concorrenti e la dimensione delle pozzanghere superconduttrici sono controllate da diversi fattori, tra cui il doping, la temperatura e il campo magnetico. Regolando questi parametri, è possibile controllare la quantità di disordine e il grado di correlazioni elettroniche, che a loro volta influenzano le proprietà superconduttrici del materiale.

Questa nuova comprensione della superconduttività nei cuprati fornisce un quadro per comprendere le proprietà anomale di questi materiali e suggerisce nuovi modi per progettare materiali con temperature di transizione superconduttrici ancora più elevate e prestazioni migliorate.

Ecco una spiegazione più dettagliata dei concetti chiave:

Pozzanghere elettroniche :

Nei cuprati lo stato superconduttivo non è uniforme. È costituita invece da piccole regioni, chiamate pozzanghere, dove la superconduttività coesiste con altri tipi di ordine, come l’ordine di carica o l’ordine di spin. La dimensione e la forma di queste pozzanghere dipendono dal materiale e dalle condizioni in cui è superconduttivo.

Ordini concorrenti :

La formazione di pozzanghere elettroniche è il risultato delle interazioni concorrenti tra gli elettroni nei cuprati. Queste interazioni includono la repulsione di Coulomb, l'accoppiamento elettrone-fonone e le interazioni di scambio magnetico. La forza relativa di queste interazioni determina il tipo di ordine che domina il materiale. In alcuni casi, la superconduttività può coesistere con altri ordini, mentre in altri casi viene completamente soppressa.

Disordine :

Il disordine gioca un ruolo cruciale nelle proprietà dei cuprati. Può essere causato da impurità, difetti o persino fluttuazioni termiche. Il disordine può interrompere la formazione di pozzanghere elettroniche e portare ad una diminuzione della temperatura di transizione superconduttiva. Tuttavia, in alcuni casi, il disordine può anche indurre superconduttività in materiali che altrimenti non sarebbero superconduttori.

Comprendendo l’interazione tra correlazioni elettroniche, fluttuazioni quantistiche e disordine, possiamo acquisire una comprensione più profonda della superconduttività non convenzionale nei cuprati e progettare materiali con proprietà migliorate.