Novità nella ricerca sui superconduttori ad alta temperatura

Novità nella ricerca sui superconduttori ad alta temperatura

Individuata una fase di transizione nei superconduttori ad alta temperatura che può aiutare a meglio comprendere i meccanismi della superconduzione

di Andrea Bai pubblicata il , alle 12:25 nel canale Scienza e tecnologia
 

Su Business Magazine abbiamo già avuto modo di parlare qualche tempo fa dei superconduttori, ovvero particolari materiali che in determinate condizioni di temperatura sono in grado di condurre corrente elettrica senza alcuna resistenza, ovvero senza che venga dissipata energia. Come avevamo già avuto modo di illustrare, la superconduzione avviene a temperature particolarmente basse: anche i cosiddetti "superconduttori ad alta temperatura" operano in regime di superconduzione quando sono portati a circa 130K, ovvero -143°C.

Le attività di ricerca attorno ai materiali superconduttori puntano a trovare metodi per realizzare superconduttori capaci di operare a temperature più prossime alla temperatura ambiente. Prima di arrivare a questo risultato, tuttavia, è necessario sciogliere alcuni interrogativi che sono stati per decenni senza risposta. Ve n'è uno in particolare che riguarda il range energetico definito "pseudogap", che si verifica in determinate circostanze e ancora non è possibile sapere se possa essere sfruttato a vantaggio della superconduzione o se la ostacoli in qualche modo.

Un gruppo di ricerca dello Stanford Institute for Materials and Energy Science, un istituto congiunto dello SLAC National Accelerator Laboratory e della Stanford University, è attualmente al lavoro per cercare di meglio comprendere la natura dello pseudogap. Zhi-Xun Shen, coordinatore del progetto, ha dichiarato: "Le nostre indagini puntano alla gestione e al controllo di questa fase, per poter correggere la strada che porta all'ottimizzazione dei superconduttori per applicazioni energetiche e verso la ricerca di nuovi superconduttori". Secondo i ricercatori lo pseudogap potrebbe essere un indicatore di una nuova fase della materia.

Il team sta studiando un fenomeno che accade quando la temperatura del superconduttore viene innalzata sino a superare il punto in cui la superconduzione cessa: in molti materiali il gap energetico che si verifica nel momento in cui il superconduttore è nella fase di superconduzione termina bruscamente. In questo frangente le coppie di elettroni che si vengono a formare nella superconduzione (e che hanno uno stato energetico inferiore rispetto a quello dei singoli elettroni) si dividono e ciascun elettrone ritorna al proprio stato energetico.

Nei cuprati, i principali superconduttori ad elevata temperatura, il gap di energia continua anche al di sopra della temperatura di superconduzione e scompare completamente solo quando viene raggiunta la temperatura denominata T-star, che può essere superiore anche di oltre 100 gradi rispetto alla temperatura di superconduzione. L'enigma sta nel fatto che in questa fase di gap gli elettroni non sono superconduttori e gli scienziati non sono a conoscenza del loro comportamento. Ha commentato Shen: "Capire se questo stato è un'estensione della superconduzione o l'inizio di un'altra fase rappresenta un passo importante per lo sviluppo di migliori superconduttori".

Il gruppo di ricerca sta conducendo le indagini proprio sui cuprati, impiegando tre diverse tecniche di misurazione mai adottate prima per cercare di capire il problema. Impiegando queste tecniche il team ha individuato che nella fase di pseudogap gli elettroni non si abbinano ma si riorganizzano in un ordine proprio già osservato durante la fase di superconduzione.

Ruihua He, primo autore della pubblicazione, ha affermato: "La prima cosa da fare è scoprire la natura dell'ordine verificato nella fase di pseudogap. In secondo luogo bisogna determinare se lo pseudogap è amico o nemico della superconduzione. Infine bisogna trovare un modo per agevolare l'ordine pseudogap se è un amico o, al contrario, impedirlo se è un nemico."

3 Commenti
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avvelenato28 Marzo 2011, 13:39 #1
i superconduttori ad alte temperature permetterebbero l'efficientamento della produzione energetica nonché la sostenibilità della microproduzione eolica e fv, ben vengano quindi queste ricerche!
frankowsky28 Marzo 2011, 14:14 #2
2 correzioni:

130 K sono -143 gradi centigradi! (0 K = -273 C)

nel secondo paragrafo c'e' scritto 2 volte "semiconduttori" invece che "superconduttori"
AleLinuxBSD29 Marzo 2011, 07:48 #3
Spero che questo tipo di ricerche abbiano rapido successo.
Del resto capita che capendo dei tasselli chiave, dopo si verifica un balzo in avanti.
Il giorno in cui sarà possibile usare estensivamente i superconduttori (a temperature ambientali) consentirebbe di avere un vantaggio significativo in termini energetici, per l'assenza del fenomeno della dispersione energetica.

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