Un esperimento all'avanguardia nella fisica della materia condensata e nella scienza dei materiali ha rivelato che il sogno di un uso più efficiente dell'energia può diventare realtà. Una collaborazione internazionale guidata dagli scienziati della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, L'Università Cattolica di Brescia e il Politecnico di Milano hanno utilizzato impulsi laser su misura per scattare le interazioni elettroniche in un composto contenente rame, ossigeno e bismuto. Sono stati così in grado di identificare la condizione per cui gli elettroni non si respingono, questo è un prerequisito essenziale affinché la corrente scorra senza resistenza. Questa ricerca apre nuove prospettive per lo sviluppo di materiali superconduttori con applicazioni in elettronica, diagnostica e trasporto. Lo studio è stato appena pubblicato su Fisica della natura .

Utilizzando sofisticate tecniche laser per indagare il cosiddetto regime di non equilibrio, gli scienziati hanno trovato un modo innovativo per comprendere le proprietà di una classe speciale di materiali. Il team della SISSA si è occupato degli aspetti teorici della ricerca mentre i laboratori I-LAMP dell'Università Cattolica del Sacro Cuore (Brescia) e del Politecnico di Milano hanno coordinato la parte sperimentale.

"Uno dei maggiori ostacoli allo sfruttamento della superconduttività nella tecnologia quotidiana è che i superconduttori più promettenti tendono a diventare isolanti ad alte temperature e per basse concentrazioni di drogante, " hanno spiegato gli scienziati. "Questo perché gli elettroni tendono a respingersi l'un l'altro invece di accoppiarsi e muoversi nella direzione del flusso di corrente". Per studiare questo fenomeno, i ricercatori si sono concentrati su un superconduttore specifico con proprietà fisiche e chimiche altamente complesse, essendo composto da quattro elementi diversi tra cui rame e ossigeno. "Utilizzando un impulso laser, abbiamo spinto il materiale fuori dal suo stato di equilibrio. Un secondo, l'impulso ultracorto ha poi permesso di districare le componenti che caratterizzano l'interazione tra gli elettroni mentre il materiale tornava all'equilibrio. Metaforicamente, è stato come scattare una serie di istantanee delle diverse proprietà di quel materiale in momenti diversi".

Attraverso questo approccio, gli scienziati hanno scoperto che "in questo materiale, la repulsione tra gli elettroni, e quindi le loro proprietà isolanti, scompare anche a temperatura ambiente. È un'osservazione molto interessante, poiché questo è il prerequisito essenziale per trasformare un materiale in un superconduttore." Qual è il prossimo passo per raggiungere questo obiettivo? "Potremo prendere questo materiale come punto di partenza e cambiarne la composizione chimica, Per esempio, " hanno spiegato i ricercatori. Avendo scoperto che esistono i presupposti per produrre un superconduttore a temperatura ambiente, gli scienziati hanno ora a disposizione nuovi strumenti per trovare la ricetta corretta:cambiando pochi ingredienti, potrebbero non essere troppo lontani dalla formula giusta.

Le sue applicazioni? Il campo magnetico generato dal passaggio di una corrente attraverso un superconduttore potrebbe essere utilizzato per una nuova generazione di treni a levitazione magnetica come quello che già collega Shanghai al suo aeroporto, caratterizzato da prestazioni ed efficienza di gran lunga migliori. Nella diagnostica, sarebbe possibile generare campi magnetici molto grandi in spazi estremamente piccoli, rendendo così possibile eseguire immagini di risonanza magnetica ad alta precisione su scala molto piccola. Nel campo del trasporto energetico o della microelettronica, i superconduttori ad alta temperatura fornirebbero un'efficienza estremamente elevata e, allo stesso tempo, notevole risparmio energetico.