I ricercatori della Stanford University e del SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell’Energia affermano di aver trovato la prima, a lungo richiesta prova che un modello scientifico decennale del comportamento dei materiali può essere utilizzato per simulare e comprendere la superconduttività ad alta temperatura, un passo importante verso producendo e controllando questo fenomeno enigmatico a volontà.
Le simulazioni eseguite, pubblicate su Science, suggeriscono che i ricercatori potrebbero essere in grado di attivare e disattivare la superconduttività in materiali a base di rame chiamati cuprati modificando la loro chimica in modo che gli elettroni saltino da un atomo all’altro in un particolare schema – come se saltasse sull’atomo in diagonale dall’altra parte della strada piuttosto che a quello della porta accanto.
La grande scoperta sulla superconduttività
“La cosa importante che vuoi sapere è come far funzionare i superconduttori a temperature più elevate e come rendere più robusta la superconduttività”, ha affermato il coautore dello studio Thomas Devereaux, direttore dello Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES) presso SLAC. “Si tratta di trovare le manopole che puoi girare per inclinare l’equilibrio a tuo favore.”
L’ostacolo maggiore a farlo, ha detto, è stata la mancanza di un modello, una rappresentazione matematica di come si comporta un sistema, che descrive questo tipo di superconduttività, la cui scoperta nel 1986 ha suscitato speranze che un giorno l’elettricità potesse essere trasmessa senza alcuna perdita per linee elettriche e treni a levitazione magnetica perfettamente efficienti.
Mentre gli scienziati pensavano che il modello di Hubbard, usato per decenni per rappresentare il comportamento degli elettroni in numerosi materiali, potesse applicarsi ai superconduttori ad alta temperatura, fino ad ora non avevano prove, ha affermato Hong Chen Jiang, scienziato dello staff SIMES e coautore del rapporto.
“Questo è stato un grave problema irrisolto sul campo: il modello Hubbard descrive la superconduttività ad alta temperatura nei cuprati o manca un ingrediente chiave?”, Ha detto. “Poiché in questi materiali esistono numerosi stati concorrenti, dobbiamo fare affidamento su simulazioni imparziali per rispondere a queste domande, ma i problemi computazionali sono molto difficili e quindi i progressi sono stati lenti.”