Un team di fisici ha creato il primo materiale con superconduttività a temperatura ambiente, sviluppando un processo che può aiutare a “abbattere le barriere e aprire la porta a molte potenziali applicazioni”. Dalla sua scoperta più di un secolo fa, la superconduttività ha svolto un ruolo potente in molte tecnologie moderne, come i treni a levitazione magnetica e le risonanze magnetiche, ma la sua utilità è stata limitata dalla necessità di temperature operative estremamente basse.
Ora, un team di fisici sta rivendicando una svolta in questo settore, avendo creato il primo materiale in grado di superconduttività a temperatura ambiente.
Lo studio
Lo studio è stato condotto dall’Università di Rochester e mira a superare uno dei principali ostacoli all’espansione dell’uso di materiali superconduttori. Questi materiali non presentano resistenza elettrica ed espellono un campo magnetico, ma poiché normalmente funzionano solo a temperature inferiori a -140°C, la loro manutenzione richiede apparecchiature costose.
“A causa dei limiti di bassa temperatura, materiali con proprietà così straordinarie non hanno trasformato il mondo nel modo in cui molti potrebbero immaginare“, ha affermato Ranga Dias, autore dello studio, in una nota. “Tuttavia, la nostra scoperta romperà queste barriere e aprirà la porta a molte potenziali applicazioni“.
Dias descrive la superconduttività a temperatura ambiente come il “Santo Graal” della fisica della materia condensata. Con i suoi colleghi, ha trascorso anni a sperimentare diversi materiali alla ricerca di superconduttori a temperatura ambiente, come ossidi di rame e sostanze chimiche a base di ferro, ma è stato con abbondante idrogeno che hanno avuto successo.
“Per avere un superconduttore ad alta temperatura, vogliamo connessioni più forti ed elementi più leggeri“, ha spiegato Dias. “Questi sono i due criteri di base. L’idrogeno è il materiale più leggero e il legame idrogeno è uno dei più forti”.
Uno svantaggio di questo approccio è che l’idrogeno puro può essere convertito in uno stato metallico solo a pressioni estremamente elevate, quindi il team si è rivolto a materiali alternativi che sono ricchi di idrogeno, ma mantengono le proprietà superconduttive desiderate e possono essere metallizzati a pressioni molto elevate.
La formula vincente prevede una miscela di idrogeno, carbonio e zolfo, che è stata utilizzata per sintetizzare l’idruro di zolfo carbonioso di origine organica in un dispositivo di ricerca ad alta pressione chiamato incudine di diamante. Questo idruro di zolfo carbonioso ha dimostrato una superconduttività a circa 14,5°C e pressioni di circa 39 milioni di psi.
“Viviamo in una società di semiconduttori e, con questo tipo di tecnologia, non avremo mai più bisogno di cose come le batterie“, ha detto il coautore dello studio Ashkan Salamat, ricercatore presso l’Università del Nevada Las Vegas.
Alcune delle applicazioni per questo tipo di materiale includono reti elettriche più efficienti che trasmettono elettricità senza grandi perdite causate dalla resistenza nei cavi odierni, treni a levitazione magnetica più potenti o altre soluzioni di trasporto futuristiche e tecnologie di imaging medicale migliorate.
Tuttavia, prima che ciò accada, i ricercatori devono risolvere un problema con l’approccio attuale: la pressione monumentale necessaria per creare il materiale all’interno della cella dell’incudine di diamante. Trovare un modo per produrre il materiale superconduttore a pressioni molto più basse sarà la chiave per produrlo in quantità utili a un costo ragionevole.
Questo studio è stato pubblicato questo mese sulla rivista scientifica Nature.
