Credito:CC0 di pubblico dominio
La superconduttività ad alta temperatura è una sorta di Santo Graal per i ricercatori che studiano i materiali quantistici. I superconduttori, che conducono l'elettricità senza dissipare energia, promettono di rivoluzionare i nostri sistemi energetici e di telecomunicazione. Tuttavia, i superconduttori in genere funzionano a temperature estremamente basse, richiedendo congelatori elaborati o refrigeranti costosi. Per questo motivo, gli scienziati hanno lavorato incessantemente per comprendere i meccanismi fondamentali alla base della superconduttività ad alta temperatura con l'obiettivo finale di progettare e progettare nuovi materiali quantistici superconduttori vicini alla temperatura ambiente.
Fabio Boschini, Professore presso l'Institut national de la recherche scientifique (INRS), e scienziati nordamericani hanno studiato la dinamica del superconduttore ittrio bario rame ossido (YBCO), che offre superconduttività a temperature superiori al normale, tramite risonante risolta nel tempo Scattering di raggi X al laser a elettroni liberi Linac Coherent Light Source (LCLS), SLAC (US). La ricerca è stata pubblicata il 19 maggio su Scienza . In questo nuovo studio, i ricercatori sono stati in grado di tracciare come le onde di densità di carica in YBCO reagiscono a un improvviso "spegnimento" della superconduttività, indotto da un intenso impulso laser.
"Stiamo imparando che le onde di densità di carica - elettroni auto-organizzati che si comportano come increspature nell'acqua - e la superconduttività interagiscono su scala nanometrica su scale temporali ultraveloci. Esiste una connessione molto profonda tra l'emergenza della superconduttività e le onde di densità di carica", afferma Fabio Boschini, co - ricercatore su questo progetto e ricercatore affiliato presso lo Stewart Blusson Quantum Matter Institute (Blusson QMI).
"Fino a pochi anni fa, i ricercatori hanno sottovalutato l'importanza della dinamica all'interno di questi materiali", ha affermato Giacomo Coslovich, ricercatore capo e scienziato del personale presso lo SLAC National Accelerator Laboratory in California. "Fino a quando questa collaborazione non si è riunita, non avevamo davvero gli strumenti per valutare la dinamica delle onde di densità di carica in questi materiali. L'opportunità di osservare l'evoluzione dell'ordine di carica è possibile solo grazie a team come il nostro che condividono le risorse e al uso di un laser a elettroni liberi per offrire nuove informazioni sulle proprietà dinamiche della materia."
Grazie a un quadro migliore delle interazioni dinamiche alla base dei superconduttori ad alta temperatura, i ricercatori sono ottimisti sul fatto che possano lavorare con i fisici teorici per sviluppare un quadro per una comprensione più sfumata di come emerge la superconduttività ad alta temperatura.
La collaborazione è fondamentale
Il presente lavoro è nato da una collaborazione di ricercatori di diversi importanti centri di ricerca e linee di luce. "Abbiamo iniziato a condurre i nostri primi esperimenti alla fine del 2015 con la prima caratterizzazione del materiale presso la Canadian Light Source", afferma Boschini. Nel tempo, il progetto è arrivato a coinvolgere molti ricercatori Blusson QMI, come MengXing Na che ho guidato e presentato a questo lavoro. È stata parte integrante dell'analisi dei dati."
"Questo lavoro è significativo per una serie di motivi, ma mostra anche l'importanza di formare collaborazioni e relazioni durature e significative", ha affermato Na. "Alcuni progetti richiedono molto tempo ed è merito della leadership e della perseveranza di Giacomo che siamo arrivati qui."
Il progetto ha collegato almeno tre generazioni di scienziati, seguendone alcuni mentre progredivano nelle loro carriere post-dottorato e in posizioni di facoltà. I ricercatori sono entusiasti di approfondire questo lavoro, utilizzando la luce come una manopola ottica per controllare lo stato on-off della superconduttività. + Esplora ulteriormente
