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Cattolica e Stanford: la Super Luce modifica i Superconduttori

03 giugno 2022

Cattolica e Stanford: la Super Luce modifica i Superconduttori

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Grazie agli elettroni in grado di muoversi e condurre elettricità senza scambiare energia con l’ambiente circostante, i superconduttori hanno infinite applicazioni nel campo del trasporto di energia senza dissipazione, nella levitazione magnetica e, più recentemente, nei computer quantistici.

Come spesso accade, c’è un però. Questa classe di materiali manifesta infatti tali proprietà solo a temperature molto basse (circa -250 °C) difficilmente compatibili con le tecnologie di tutti i giorni. 

Esiste tuttavia una particolare famiglia di materiali ceramici, basati su ossidi di rame, che manifesta proprietà superconduttive anche -100 °C. Proprio questa caratteristica li ha resi una sfida per la comprensione degli scienziati di tutto il mondo poiché porta ad ipotizzare che, chiarendo i meccanismi microscopici alla base di queste proprietà, potrebbero diventare superconduttori a temperature ancora più alte.

Partendo da tali assunti un team internazionale di cui fanno parte anche i ricercatori della Facoltà di Scienze matematiche, fisiche e naturali della sede bresciana, ha dimostrato che è possibile utilizzare impulsi di luce molto corti per modificare materiali superconduttori e creare proprietà che non esistono all’equilibrio.

Gli esiti della ricerca sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Science, gli esperimenti sono stati svolti principalmente presso il Free Electron Laser di Stanford (US), mentre i laboratori della sede di Brescia dell’Università Cattolica hanno giocato un ruolo fondamentale nello sviluppo dei protocolli per lo “spegnimento” della superconduttività con impulsi di luce.

In particolare il team bresciano ha osservato come le onde di carica tendano a organizzarsi in maniera molto più regolare rispetto alla presenza di elettroni superconduttivi.

«Uno dei maggiori problemi è che gli elettroni superconduttori sono soggetti anche a un altro fenomeno, detto delle “onde di densità di carica”. In altre parole, in questi materiali, gli elettroni tendono a organizzarsi per formare delle vere e proprie onde in cui la densità è modulata spazialmente. Questo fenomeno, di per sé interessante, può ostacolare la formazione della superconduttività e impedire che si sviluppi a temperature sufficientemente alte» spiega il Claudio Giannetti, docente di Fisica delle basse temperature.

Un tipico esempio di due fenomeni tra loro competitivi, la cui interazione è caratterizzata da una grande complessità, con caratteristiche simili a quelle dei sistemi studiati dal recente premio Nobel Giorgio Parisi.

«Il nostro esperimento è stato introdurre un approccio completamente diverso allo studio del problema, utilizzando impulsi di luce brevissimi per distruggere la superconduttività e vedere cosa accade alle onde di densità di carica se lasciate libere di evolversi da sole».

Il risultato? «Apre nuove strade verso la comprensione dei fenomeni e lo sviluppo di materiali superconduttori a temperature sempre più elevate» conclude Giannetti.

Un articolo di

Bianca Martinelli

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