Un approccio basato sui dati aiuta a identificare i materiali superconduttori. Credito:Istituto Nazionale per la Scienza dei Materiali
I ricercatori giapponesi hanno trovato un approccio per identificare più rapidamente e con successo i materiali superconduttori.
"L'approccio basato sui dati mostra un potere promettente per accelerare la scoperta di nuovi materiali termoelettrici e superconduttori, " affermano i ricercatori nel loro studio pubblicato sulla rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati .
I superconduttori sono materiali che conducono elettricità praticamente senza resistenza. I materiali superconduttori hanno migliorato il campo della risonanza magnetica (MRI) e hanno portato allo sviluppo di collisori di particelle che possono essere utilizzati per la ricerca relativa alla scissione degli atomi. I materiali superconduttori attualmente disponibili possono funzionare solo a temperature estremamente basse. Se i ricercatori riuscissero a trovare materiali superconduttori che funzionano a temperatura ambiente, l'elettricità potrebbe essere condotta su grandi distanze senza perdita di energia.
Gli approcci attuali alla ricerca di questi materiali sono in qualche modo casuali, e i risultati dipendono fortemente dall'intuizione del ricercatore, esperienza e fortuna. Lo scienziato dei materiali Yoshihiko Takano dell'Istituto nazionale giapponese per la scienza dei materiali e colleghi hanno dimostrato che setacciare un database di materiali inorganici utilizzando parametri di ricerca specifici può fornire un modo più sistematico per trovare materiali superconduttori.
Hanno cercato attraverso AtomWork, un ampio database di materiali inorganici. In uno studio precedente che utilizzava questo stesso approccio, il team ha identificato SnBi 2 Vedi 4 (un composto di stagno, bismuto, e selenio) come potenziale superconduttore. Gli esperimenti hanno dimostrato che era davvero così.
ma SnBi 2 Vedi 4 richiede temperature molto basse e pressioni elevate per diventare superconduttore. Il team ha cercato ancora una volta nel database, selezionando materiali che hanno una struttura cristallina simile a SnBi 2 Vedi 4 ma un 'band gap' più stretto, una proprietà correlata alla struttura atomica che consente agli elettroni di saltare da un livello energetico a un altro e quindi partecipare alla conduttività elettrica.
La loro scelta migliore è stata PbBi 2 Te 4 (formato di piombo, bismuto, e tellurio). Hanno sintetizzato PbBi 2 Te 4 cristalli, esaminato la loro struttura, composizione chimica e altre proprietà, e ha scoperto che quelle proprietà soddisfacevano le previsioni. Hanno esposto i cristalli ad alte pressioni e temperature variabili e hanno scoperto che la resistenza elettrica del PbBi 2 Te 4 diminuisce con l'aumentare della pressione, raggiungendo uno stato superconduttivo a 10 gigapascal, circa la metà della pressione necessaria per SnBi 2 Vedi 4 diventare superconduttivo.
"Questo lavoro presenta un caso di studio per l'importante primo passo per la scienza dei materiali basata sui dati di prossima generazione, " conclude la squadra.
