Ogni cavo standard, ogni filo, ogni dispositivo elettronico ha una certa resistenza elettrica. Ci sono, però, materiali superconduttori con la capacità di condurre corrente elettrica con una resistenza esattamente pari a zero, almeno a temperature molto basse. Trovare un materiale che si comporti come un superconduttore a temperatura ambiente sarebbe una svolta scientifica di incredibile importanza concettuale e tecnologica. Potrebbe portare a una vasta gamma di nuove applicazioni, dalla levitazione dei treni alle nuove tecnologie di imaging per la medicina.

La ricerca di superconduttori ad alta temperatura è estremamente difficile, perché molti degli effetti quantistici legati alla superconduttività non sono ancora ben compresi. Professor Neven Barišic, professore di fisica dello stato solido alla TU Wien (Vienna) sta eseguendo esperimenti con cuprati, una classe di materiali che si comportano come superconduttori a temperature record fino a 140 K a pressione ambiente. Barišic e i suoi colleghi hanno ora ottenuto una notevole serie di risultati e nuove intuizioni che potrebbero cambiare profondamente il modo in cui pensiamo a questi materiali complessi e alla superconduttività ad alta temperatura in generale.

"Il fenomeno della superconduttività ad alta temperatura è stato studiato a fondo per decenni, ma nessuno ha ancora risolto il problema, " dice Neven Barišic. "Molti materiali mostrano un comportamento superconduttore a temperature vicine allo zero assoluto, e capiamo perché questo accade in alcuni di essi. Ma la vera sfida è capire la superconduttività nei cuprati, dove questo stato persiste a temperature molto più elevate. Un materiale che si comporta come un superconduttore a temperatura ambiente sarebbe il Santo Graal della fisica dello stato solido e ci stiamo avvicinando sempre di più".

Barišic e i suoi colleghi hanno dimostrato che ci sono due tipi fondamentalmente diversi di portatori di carica nei cuprati, e ha suggerito che la superconduttività dipende in modo cruciale dalla sottile interazione tra loro.

Parte della carica elettrica è localizzata:ciascuno di questi portatori di carica si trova in un particolare insieme di atomi e può allontanarsi solo se il materiale viene riscaldato. Altri portatori di carica possono spostarsi, saltando da un atomo all'altro. È la carica mobile che alla fine diventa superconduttiva, ma la superconduttività può essere spiegata solo tenendo conto anche dei portatori di carica immobili.

"C'è interazione tra i portatori di carica mobili e immobili, che regola le proprietà del sistema, " dice Barišic. "A quanto pare, le cariche immobili fungono da collante, legare insieme coppie di portatori di carica mobile, creando le cosiddette coppie Cooper, che sono l'idea alla base dei superconduttori classici. Una volta accoppiati, i portatori di carica possono diventare superconduttori e il materiale può trasportare la corrente con resistenza zero".

Ciò significa che per ottenere la superconduttività, ci deve essere un sottile equilibrio tra portatori di carica mobili e immobili. Se ci sono troppo pochi vettori di addebito localizzati, allora non c'è abbastanza "colla" per accoppiare i portatori di carica mobili. Se, d'altra parte, ci sono troppo pochi gestori di telefonia mobile, quindi non c'è nulla per la "colla" da accoppiare. In ogni caso, la superconduttività è indebolita o si ferma del tutto. A una via di mezzo ottimale, la superconduttività persiste a temperature notevolmente elevate. È stato difficile capire che l'equilibrio tra cariche mobili e immobili è cambiato, in funzione della temperatura o del drogaggio, in maniera graduale.

"Abbiamo eseguito molti esperimenti diversi con cuprati, raccogliere grandi quantità di dati. E infine, possiamo ora proporre un quadro fenomenologico completo per la superconduttività nei cuprati, " dice Neven Barisic. Di recente ha pubblicato le sue scoperte in diverse riviste, la più recente in Progressi scientifici —che dimostrano che anche la superconduttività si manifesta in maniera graduale. Questo è un passo importante verso l'obiettivo di comprendere i cuprati e fornire un modo per cercare nuovi, superconduttori ancora migliori.

Se diventasse possibile creare materiali che rimangono superconduttori anche a temperatura ambiente, questo avrebbe conseguenze di vasta portata per la tecnologia. Si potrebbero costruire dispositivi elettronici che consumano pochissima energia. Si potrebbero costruire treni levitanti, utilizzando magneti superconduttori estremamente potenti, in modo che a buon mercato, il trasporto ultraveloce diventerebbe possibile. "Non siamo ancora vicini a questo traguardo, " dice Neven Barisic. "Ma una profonda comprensione della superconduttività ad alta temperatura aprirebbe la strada per arrivarci. E, Credo, che ora abbiamo compiuto diversi passi importanti in questa direzione".