I fisici sperimentali del gruppo di ricerca guidato dal professor Uwe Hartmann della Saarland University hanno sviluppato un nanomateriale sottile con proprietà superconduttive. Al di sotto di circa -200 °C questi materiali conducono elettricità senza perdite, fanno levitare i magneti e possono schermare i campi magnetici. L'aspetto particolarmente interessante di questo lavoro è che il team di ricerca è riuscito a creare nanofili superconduttori che possono essere intrecciati in una pellicola ultrasottile flessibile come una pellicola trasparente. Di conseguenza, stanno diventando possibili nuovi rivestimenti per applicazioni che vanno dall'aerospaziale alla tecnologia medica. La Fondazione Volkswagen ha sostenuto la ricerca nelle sue fasi iniziali; il lavoro sta attualmente ricevendo finanziamenti dalla German Research Foundation (DFG)

Il team di ricerca esporrà il suo film superconduttore alla Hannover Messe dal 24 al 28 aprile (Hall 2, Stand B46) e sono alla ricerca di partner commerciali e industriali con i quali sviluppare il proprio sistema per applicazioni pratiche.

Il lavoro di ricerca è uno sforzo collaborativo che coinvolge il team guidato dal professor Uwe Hartmann della Saarland University e dal professor Volker Presser del Leibniz Institute for New Materials (INM), che detiene anche la cattedra di materiali energetici presso la Saarland University. I risultati sono stati pubblicati su numerose riviste scientifiche.

Un team di fisici sperimentali della Saarland University ha sviluppato qualcosa che, va detto, a prima vista sembra piuttosto insignificante. Sembra nient'altro che un pezzo di carta nero carbonizzato. Ma le apparenze possono ingannare. Questo oggetto senza pretese è un superconduttore. Il termine 'superconduttore' è dato a un materiale che (di solito a temperature molto basse) ha una resistenza elettrica nulla e può quindi condurre una corrente elettrica senza perdite. In poche parole, gli elettroni nel materiale possono fluire senza restrizioni attraverso il freddo reticolo atomico immobilizzato. In assenza di resistenza elettrica, se un magnete viene avvicinato a un superconduttore freddo, il magnete effettivamente "vede" un'immagine speculare di se stesso nel materiale superconduttore. Quindi, se un superconduttore e un magnete vengono posti l'uno vicino all'altro e raffreddati con azoto liquido, si respingono a vicenda e il magnete levita sopra il superconduttore. Il termine 'levitazione' deriva dalla parola latina levitas che significa leggerezza. È un po' come una versione a bassa temperatura dell'hoverboard dei film "Ritorno al futuro". Se la temperatura è troppo alta, però, lo scorrimento senza attrito semplicemente non accadrà.

Molti dei comuni materiali superconduttori oggi disponibili sono rigidi, fragile e densa, che li rende pesanti. I fisici di Saarbrücken sono ora riusciti a racchiudere le proprietà superconduttive in un film sottile e flessibile. Il materiale è essenzialmente un tessuto di fibre plastiche e nanofili superconduttori ad alta temperatura. "Ciò rende il materiale molto flessibile e adattabile, come la pellicola trasparente (o "involucro di plastica" come è anche noto). Teoricamente, il materiale può essere realizzato in qualsiasi dimensione. E abbiamo bisogno di meno risorse di quelle normalmente richieste per produrre ceramiche superconduttrici, quindi la nostra rete superconduttiva è anche più economica da fabbricare, ' spiega Uwe Hartmann, Professore di ricerca sulle nanostrutture e nanotecnologie alla Saarland University.

Particolarmente vantaggioso è il peso ridotto del film. "Con una densità di soli 0,05 grammi per centimetro cubo, il materiale è molto leggero, pesando circa cento volte meno di un superconduttore convenzionale. Questo rende il materiale molto promettente per tutte quelle applicazioni dove il peso è un problema, come nella tecnologia spaziale. Ci sono anche potenziali applicazioni nella tecnologia medica, ' spiega Hartmann. Il materiale potrebbe essere utilizzato come nuovo rivestimento per fornire schermatura a bassa temperatura da campi elettromagnetici, oppure potrebbe essere utilizzato in cavi flessibili o per facilitare il movimento senza attrito.

Per poter tessere questo nuovo materiale, i fisici sperimentali si sono avvalsi di una tecnica nota come elettrofilatura, che viene solitamente utilizzato nella produzione di fibre polimeriche. “Forziamo un materiale liquido attraverso un ugello molto sottile noto come filiera a cui è stata applicata un'elevata tensione elettrica. Questo produce filamenti di nanofili che sono mille volte più sottili del diametro di un capello umano, tipicamente circa 300 nanometri o meno. Quindi riscaldiamo la rete di fibre in modo da creare superconduttori della giusta composizione. Il materiale superconduttore stesso è tipicamente un ossido di ittrio-bario-rame o un composto simile, ' spiega il dottor Michael Koblischka, uno dei ricercatori del gruppo di Hartmann.