I ricercatori dell'Università di Houston hanno segnalato un nuovo metodo per indurre la superconduttività in materiali non superconduttori, dimostrando un concetto proposto decenni fa ma mai dimostrato.

La tecnica può essere utilizzata anche per aumentare l'efficienza di noti materiali superconduttori, suggerendo un nuovo modo per far progredire la fattibilità commerciale dei superconduttori, disse Paul C.W. Chu, capo scienziato presso il Texas Center for Superconductivity presso UH (TcSUH) e autore corrispondente di un articolo che descrive il lavoro, pubblicato il 31 ottobre su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"La superconduttività è usata in molte cose, di cui la MRI (risonanza magnetica) è forse la più conosciuta, " disse Chu, il fisico che detiene la TLL Temple Chair of Science presso l'UH. Ma la tecnologia utilizzata nell'assistenza sanitaria, servizi pubblici e altri campi rimangono costosi, in parte perché richiede un raffreddamento costoso, che ha un'adozione diffusa limitata, Egli ha detto.

La ricerca, dimostrando un nuovo metodo per sfruttare le interfacce assemblate per indurre la superconduttività nel composto non superconduttore arseniuro di calcio e ferro, offre un nuovo approccio alla ricerca di superconduttori che funzionano a temperature più elevate.

I materiali superconduttori conducono corrente elettrica senza resistenza, mentre i materiali di trasmissione tradizionali perdono fino al 10% di energia tra la fonte di generazione e l'utente finale. Ciò significa che i superconduttori potrebbero consentire alle società di servizi di fornire più elettricità senza aumentare la quantità di carburante utilizzata per generare elettricità.

"Un modo che è stato a lungo proposto per ottenere Tc migliorati (temperatura critica, o la temperatura alla quale un materiale diventa superconduttore) è sfruttare interfacce assemblate artificialmente o naturalmente, " hanno scritto i ricercatori. "Il presente lavoro dimostra chiaramente che l'elevata superconduttività Tc nel noto composto non superconduttore CaFe2As2 (arseniuro di calcio e ferro) può essere indotta dall'impilamento di strati antiferromagnetici / metallici e fornisce la prova più diretta fino ad oggi per l'interfaccia -potenziato Tc in questo composto."

I coautori di Chu sull'articolo includono l'autore principale Kui Zhao, un neolaureato UH ora presso Advanced MicroFabrication Equipment Inc. a Shanghai; Liangzi Deng, Shu-Yuan Huyan e Yu-Yi Xue, entrambi affiliati al Dipartimento di Fisica UH e TcSUH, e Bing Lv, un fisico materiale che si è recentemente trasferito all'Università del Texas-Dallas.

Il concetto che la superconduttività possa essere indotta o potenziata nel punto in cui due materiali diversi si incontrano - l'interfaccia - è stato proposto per la prima volta negli anni '70 ma non è mai stato dimostrato in modo definitivo, disse Chu. Alcuni esperimenti precedenti che mostravano una temperatura critica superconduttiva migliorata non potevano escludere altri effetti dovuti a stress o drogaggio chimico, che ha impedito la verifica, Egli ha detto.

Per convalidare il concetto, i ricercatori che lavorano a pressione ambiente hanno esposto il composto non drogato di arseniuro di ferro e calcio al calore - 350 gradi centigradi, considerata una temperatura relativamente bassa per questa procedura - in un processo noto come ricottura. Il composto ha formato due fasi distinte, con una fase sempre più convertita nell'altra più a lungo il campione è stato ricotto. Chu ha detto che nessuna delle due fasi era superconduttiva, ma i ricercatori sono stati in grado di rilevare la superconduttività nel punto in cui le due fasi coesistono.

Sebbene la temperatura critica superconduttiva del campione prodotto attraverso il processo fosse ancora relativamente bassa, Chu ha affermato che il metodo utilizzato per dimostrare il concetto offre una nuova direzione nella ricerca di soluzioni più efficienti, materiali superconduttori meno costosi.