I loro risultati, pubblicati in Communications Materials , migliorerà la comprensione da parte degli scienziati di questo tipo di superconduttività, che potrebbe portare in futuro a una tecnologia basata sui superconduttori più sostenibile ed economica.

La superconduttività è quando un materiale può condurre elettricità senza perdita di energia. I superconduttori hanno applicazioni tra cui macchine per la risonanza magnetica medica, cavi di alimentazione e computer quantistici. I superconduttori convenzionali sono ben conosciuti ma hanno temperature critiche basse. La temperatura critica è la temperatura più alta alla quale un materiale agisce come superconduttore.

Negli anni '80, gli scienziati scoprirono superconduttori non convenzionali, molti dei quali hanno temperature critiche molto più elevate. Secondo Ruslan Prozorov, scienziato dell'Ames Lab, tutti questi materiali vengono coltivati ​​in laboratorio. Questo fatto ha portato alla convinzione generale che la superconduttività non convenzionale non sia un fenomeno naturale.

Prozorov ha spiegato che è difficile trovare superconduttori in natura perché la maggior parte degli elementi e dei composti superconduttori sono metalli e tendono a reagire con altri elementi, come l'ossigeno. Ha detto che miassite (Rh₁₇ S₁₅ ) è un minerale interessante per diversi motivi, uno dei quali è la sua complessa formula chimica. "Intuitivamente si pensa che si tratti di qualcosa che viene prodotto deliberatamente durante una ricerca mirata e che non può esistere in natura", ha detto Prozorov, "ma in realtà è così."

Paul Canfield, illustre professore di fisica e astronomia presso l'Iowa State University e scienziato presso l'Ames Lab, ha esperienza nella progettazione, scoperta, crescita e caratterizzazione di nuovi materiali cristallini. Ha sintetizzato cristalli di miassite di alta qualità per questo progetto. "Sebbene la miassite sia un minerale scoperto vicino al fiume Miass nell'oblast di Chelyabinsk, in Russia," ha detto Canfield, "è un minerale raro che generalmente non cresce come cristalli ben formati."

La crescita dei cristalli di miassite faceva parte di uno sforzo più ampio per scoprire composti che combinano elementi ad altissimo punto di fusione (come Rh) ed elementi volatili (come S). "Contrariamente alla natura degli elementi puri, abbiamo imparato l'uso di miscele di questi elementi che consentono la crescita dei cristalli a bassa temperatura con una pressione di vapore minima", ha affermato Canfield.

"È come trovare una buca nascosta piena di grossi pesci grassi. Nel sistema Rh-S abbiamo scoperto tre nuovi superconduttori. E, attraverso le misurazioni dettagliate di Ruslan, abbiamo scoperto che il miassite è un superconduttore non convenzionale."

Il gruppo di Prozorov è specializzato in tecniche avanzate per studiare i superconduttori a basse temperature. Ha detto che il materiale doveva avere una temperatura pari a 50 millikelvin, ovvero circa -460 °F.

Il team di Prozorov ha utilizzato tre diversi test per determinare la natura della superconduttività della miassite. Il test principale è chiamato "profondità di penetrazione di Londra". Determina fino a che punto un debole campo magnetico può penetrare nella massa del superconduttore dalla superficie. In un superconduttore convenzionale, questa lunghezza è sostanzialmente costante a bassa temperatura. Tuttavia, nei superconduttori non convenzionali, varia linearmente con la temperatura. Questo test ha dimostrato che miassite si comporta come un superconduttore non convenzionale.

Un altro test eseguito dal team è stato quello di introdurre difetti nel materiale. Prozorov ha affermato che questo test è una tecnica distintiva che il suo team ha utilizzato negli ultimi dieci anni. Si tratta di bombardare il materiale con elettroni ad alta energia. Questo processo elimina gli ioni dalle loro posizioni, creando così difetti nella struttura cristallina. Questo disordine può causare cambiamenti nella temperatura critica del materiale.

I superconduttori convenzionali non sono sensibili ai disturbi non magnetici, quindi questo test mostrerebbe cambiamenti minimi o nulli nella temperatura critica. I superconduttori non convenzionali hanno un'elevata sensibilità al disordine e l'introduzione di difetti modifica o sopprime la temperatura critica. Influisce anche sul campo magnetico critico del materiale. In Miassite, il team ha scoperto che sia la temperatura critica che il campo magnetico critico si comportavano come previsto nei superconduttori non convenzionali.

Lo studio dei superconduttori non convenzionali migliora la comprensione da parte degli scienziati di come funzionano. Prozorov ha spiegato che questo è importante perché "scoprire i meccanismi dietro la superconduttività non convenzionale è la chiave per applicazioni economicamente valide dei superconduttori."