Un team guidato dall’Università di Yale ha recentemente fatto un’importante scoperta che potrebbe cambiare la nostra comprensione della superconduttività, il fenomeno in cui alcuni materiali consentono il passaggio dell’elettricità senza alcuna resistenza.
Superconduttività: un fenomeno chiave per il futuro
IL superconduttività è un fenomeno affascinante in cui alcuni materiali se ne vanno passare l’elettricità senza alcuna resistenza quando raffreddato a temperature estremamente basse. Ciò significa che non vi è alcuna perdita di energia sotto forma di calore, consentendo un trasporto dell’elettricità in modo molto più efficiente. Se questa tecnologia fosse utilizzata più ampiamente, potrebbe rivoluzionare campi diversi come l’informatica, i trasporti e persino lo stoccaggio dell’energia.
Tuttavia, nonostante le scoperte degli ultimi decenni, rimane ancora molto mistero attorno ai meccanismi precisi che permettono ad alcuni materiali di diventare superconduttori. Una delle teorie più intriganti propone che la superconduttività possa essere collegata a un fenomeno chiamato nematicità elettronica.
Cos’è la nematicità elettronica?
IL nematicità elettronica è uno stato speciale della materia in cui gli elettroni scelgono una direzione di movimento preferita invece di muoversi simmetricamente. Per capirlo, immagina gli elettroni in un materiale a temperatura ambiente: si muovono equamente in tutte le direzioni. Tuttavia, quando la temperatura diminuisce, questi elettroni possono riorganizzarsi e iniziare a favorire una particolare direzione di movimento, un fenomeno chiamato fluttuazione nematica.
I ricercatori hanno a lungo ipotizzato che queste fluttuazioni potrebbero svolgere un ruolo cruciale nella superconduttività, ma fino a poco tempo fa mancavano prove sperimentali forti per confermare questa ipotesi.
La scoperta dei ricercatori di Yale: una svolta importante
È qui che il team della Yale University ha fatto un passo avanti decisivo. Guidato dal professor Eduardo H. da Silva Neto, il team ha studiato materiali costituiti da seleniuro di ferro mescolato con zolfo. Questi materiali sono particolarmente interessanti perché mostrano sia nematicità elettronica che superconduttività, ma senza gli inconvenienti di altri materiali, come il magnetismo, che complicano gli studi.
Per osservare questo fenomeno su scala atomica, i ricercatori hanno utilizzato a microscopio a effetto tunnel a scansione (STM), un dispositivo in grado di catturare immagini estremamente dettagliate di elettroni in movimento. Raffreddando questi materiali a temperature inferiori a 500 millikelvin, i ricercatori sono riusciti a osservare le fluttuazioni nematiche e sono stati in grado di identificare uno spazio superconduttore, a indicatore chiave della superconduttività.
Perché questa scoperta è così importante?
Questa scoperta è fondamentale perché fornisce la prova più forte finora a sostegno della superconduttività legata alle fluttuazioni nematiche. Ciò apre nuove strade alla ricerca, poiché conferma che la nematicità elettronica potrebbe svolgere un ruolo centrale nell’analisi comprensione e ottimizzazione della superconduttività.
Inoltre, ciò significa che materiali come i seleniuri di ferro mescolati con lo zolfo potrebbero essere utilizzati per sviluppare tecnologie più efficienti, anche nei settori dell’informatica quantistica, del trasporto ad alta velocità e dello stoccaggio dell’energia. La mancanza di perdita di energia in questi materiali potrebbe trasformare interi settori.
Tuttavia, la scoperta dei ricercatori di Yale non segna la fine della storia. Diverse domande rimangono ancora senza risposta. Ad esempio, cosa succede quando aumenta il contenuto di zolfo dei materiali? La superconduttività continua a manifestarsi o scompare? E potrebbero anche altri materiali manifestare questo fenomeno di nematicità elettronica e superconduttività?
Il team di Yale prevede di continuare la ricerca per rispondere a queste domande ed esplorare ulteriormente le proprietà dei materiali di ferro e zolfo. I risultati ottenuti finora suggeriscono che è stato compiuto un passo importante nella ricerca di materiali superconduttori più efficienti.
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