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Dal Politecnico di Milano uno studio sui superconduttori per abbattere i costi dell’elettricità

29/10/2021

Su Science i risultati della ricerca del superconduttore a temperatura ambiente, il materiale che potrebbe rivoluzionare le tecnologie, abbattendo i costi energetici della distribuzione dell’elettricità e cambiare la struttura stessa del sistema di produzione e distribuzione della corrente elettrica nel mondo.

Lo studio rende, infatti, meno misterioso lo “strano” comportamento dei cuprati, materiali superconduttori composti di rame, ossigeno e altri elementi che però “funzionano” solo a bassissime temperature. Si apre così la strada a una vera e propria rivoluzione dell’elettricità. 

Gli scienziati dell’Università Chalmers di Göteborg, del Politecnico di Milano, della Sapienza di Roma e del Sincrotrone Europeo ESRF hanno scoperto che, nello stato normale, la presenza di onde di densità di carica modifica il comportamento di tipo “metallo strano” dei cuprati e lo porta ad essere più simile a quello dei normali metalli.

I superconduttori sono materiali al cui interno la corrente elettrica viaggia senza resistenza al di sotto di una certa temperatura. Questo li differenzia in modo drastico dai normali metalli, in cui la resistenza comporta una produzione di calore e quindi uno spreco di energia allorché scorre una corrente. Benché nota da più di un secolo, la superconduttività rimane uno dei fenomeni più misteriosi e affascinanti studiati dalla fisica dei solidi. L’obiettivo è proprio quello di trovare materiali che siano superconduttori a temperature normali.

Una proprietà importante dei cuprati è data dal fatto che, anche a temperatura superiore a quella critica, quando sono nello stato “normale” e quindi non hanno resistenza zero, i cuprati si comportano in modo non convenzionale, tanto da essere denominati metalli “strani”. La stranezza sta nell’aumento lineare della resistività con la temperatura, cosa che non avviene di solito per i metalli normali. Capire la “stranezza” dello stato “normale” dei cuprati superconduttori è uno degli obiettivi della ricerca internazionale in questo campo negli ultimi anni.

“Questo tipo di osservazione è di grande rilevanza perché mostra finalmente una correlazione tra proprietà macroscopiche (la resistività nello stato normale, la superconduttività) e proprietà microscopiche (le onde di densità di carica). – spiega il professor Giacomo Ghiringhelli, docente di Fisica Sperimentale al Politecnico di Milano – Questo può essere il bandolo della matassa a lungo cercato dai teorici, una base sicura su cui costruire finalmente la spiegazione del comportamento così originale dei cuprati superconduttori.”

Per comprendere l’importanza della cosa, si deve considerare che la superconduttività è la più spettacolare manifestazione macroscopica, visibile a occhio nudo, della fisica quantistica, indispensabile per descrivere i fenomeni sulla scala atomica, ma di solito non su quella macroscopica. Tuttavia la superconduttività è un fenomeno macro-quantistico. Ora si scopre che anche ad elevata temperatura, nello stato “normale” i cuprati hanno un comportamento quantistico, per cui si può parlare di materia “ultra-quantistica”.

Lo studio: https://doi.org/10.1126/science.abc8372

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