Gli scienziati dell'Università di Chicago fanno parte di un team di ricerca internazionale che ha scoperto la superconduttività, la capacità di condurre perfettamente l'elettricità, alle temperature più alte mai registrate.

Utilizzando la tecnologia avanzata presso l'Argonne National Laboratory affiliato a Chicago, il team ha studiato una classe di materiali in cui hanno osservato la superconduttività a temperature di circa meno 23 gradi Celsius (meno 9 gradi Fahrenheit, 250 K), un salto di circa 50 gradi rispetto al precedente record confermato.

Sebbene la superconduttività sia avvenuta sotto pressione estremamente elevata, il risultato rappresenta ancora un grande passo avanti verso la creazione di superconduttività a temperatura ambiente, l'obiettivo finale per gli scienziati di poter utilizzare questo fenomeno per tecnologie avanzate. I risultati sono stati pubblicati il ​​23 maggio sulla rivista Natura ; Vitali Prakapenka, un professore di ricerca presso l'Università di Chicago, e Eran Greenberg, uno studioso post-dottorato presso l'Università di Chicago, sono coautori della ricerca.

Proprio come un filo di rame conduce l'elettricità meglio di un tubo di gomma, certi tipi di materiali sono più bravi a diventare superconduttori, uno stato definito da due proprietà principali:Il materiale offre una resistenza zero alla corrente elettrica e non può essere penetrato da campi magnetici. I potenziali usi per questo sono tanto vasti quanto entusiasmanti:cavi elettrici senza correnti decrescenti, supercomputer estremamente veloci ed efficienti treni a levitazione magnetica.

Ma in precedenza gli scienziati erano stati in grado di creare materiali superconduttori solo quando venivano raffreddati a temperature estremamente basse:inizialmente, meno 240 gradi Celsius e più recentemente circa meno 73 gradi Celsius. Poiché tale raffreddamento è costoso, ha limitato le loro applicazioni nel mondo in generale.

Recenti previsioni teoriche hanno dimostrato che una nuova classe di materiali di idruri superconduttori potrebbe aprire la strada alla superconduttività a temperature più elevate. I ricercatori del Max Planck Institute for Chemistry in Germania hanno collaborato con i ricercatori dell'Università di Chicago per creare uno di questi materiali, chiamati superidruri di lantanio, testare la sua superconduttività, e determinarne la struttura e la composizione.

L'unico problema era che il materiale doveva essere posto sotto una pressione estremamente elevata, tra 150 e 170 gigapascal, più di un milione e mezzo di volte la pressione a livello del mare. Solo in queste condizioni di alta pressione il materiale, un minuscolo campione di pochi micron di diametro, ha mostrato superconduttività alla nuova temperatura record.

Infatti, il materiale ha mostrato tre delle quattro caratteristiche necessarie per dimostrare la superconduttività:ha abbassato la sua resistenza elettrica, ha diminuito la sua temperatura critica sotto un campo magnetico esterno e ha mostrato un cambiamento di temperatura quando alcuni elementi sono stati sostituiti con diversi isotopi. La quarta caratteristica, chiamato effetto Meissner, in cui il materiale espelle qualsiasi campo magnetico, non è stato rilevato. Questo perché il materiale è così piccolo che non è stato possibile osservare questo effetto, ricercatori hanno detto.

Hanno usato l'Advanced Photon Source presso l'Argonne National Laboratory, che fornisce ultra brillante, fasci di raggi X ad alta energia che hanno permesso scoperte in tutto, da batterie migliori alla comprensione dell'interno profondo della Terra, per analizzare il materiale. Nell'esperimento, i ricercatori del Center for Advanced Radiation Sources dell'Università di Chicago hanno spremuto un piccolo campione del materiale tra due minuscoli diamanti per esercitare la pressione necessaria, ha quindi utilizzato i raggi X della linea di luce per sondarne la struttura e la composizione.

Poiché le temperature utilizzate per condurre l'esperimento rientrano nell'intervallo normale di molti luoghi nel mondo, che fa sembrare l'obiettivo finale della temperatura ambiente, o almeno 0 gradi Celsius, a portata di mano.

Il team sta già continuando a collaborare per trovare nuovi materiali in grado di creare superconduttività in condizioni più ragionevoli.

"Il nostro prossimo obiettivo è ridurre la pressione necessaria per sintetizzare i campioni, per avvicinare la temperatura critica a quella ambiente, e forse anche creare campioni che potrebbero essere sintetizzati ad alte pressioni, ma ancora superconduttore a pressioni normali, " ha detto Prakapenka. "Stiamo continuando a cercare nuove e interessanti mescole che ci porteranno nuove, e spesso inaspettato, scoperte».