La ricerca sulla superconduttività ha fatto enormi progressi nel 2024, con la scoperta del fenomeno in tre nuovi materiali bidimensionali. Due di questi casi mettono in discussione le teorie tradizionali, mentre il terzo le stravolge completamente.
Queste scoperte rappresentano una svolta importante nello studio della superconduttività, il flusso di corrente elettrica senza resistenza. Il fenomeno, osservato per la prima volta nel 1911, ha sempre affascinato i fisici per il suo potenziale rivoluzionario in campo tecnologico. Tuttavia, finora era stato osservato solo a temperature estremamente basse.
I recenti progressi derivano da una rivoluzione nella scienza dei materiali: tutti e tre i nuovi casi di superconduttività si verificano in dispositivi assemblati da fogli piatti di atomi. Questi materiali bidimensionali offrono una flessibilità senza precedenti, permettendo ai ricercatori di modificare le loro proprietà "al tocco di un pulsante".
La teoria classica della superconduttività, sviluppata negli anni '50, si basava sull'idea che le vibrazioni del reticolo atomico (fononi) favorissero l'accoppiamento degli elettroni. Tuttavia, i nuovi materiali sembrano utilizzare meccanismi diversi:
- Nel grafene a "angolo magico", gli elettroni si muovono lentamente e interagiscono in modi insoliti
- Nei dicalcogenuri di metalli di transizione (TMD), l'antiferromagnetismo sembra giocare un ruolo chiave
- In un dispositivo di grafene a quattro strati, è stata osservata una forma di superconduttività "chirale" che sfida ogni teoria precedente
Questa varietà di meccanismi suggerisce che la superconduttività possa emergere in modi diversi, proprio come il volo negli animali si è evoluto attraverso strutture alari differenti. I ricercatori sperano che questa crescente "zoo di superconduttori" possa portare a una comprensione più universale del fenomeno.
La possibilità di ottenere la superconduttività in materiali bidimensionali facilmente manipolabili apre scenari entusiasmanti per future applicazioni. Se i ricercatori riuscissero a comprendere appieno i meccanismi alla base del fenomeno, potrebbero potenzialmente progettare materiali superconduttori a temperatura ambiente.
Ciò potrebbe portare a tecnologie rivoluzionarie come:
- Reti elettriche senza perdite di energia
- Veicoli a levitazione magnetica più efficienti
- Computer quantistici più potenti
Gli scienziati stanno ora lavorando freneticamente per comprendere i meccanismi alla base di questi nuovi superconduttori. La possibilità di manipolare facilmente i materiali bidimensionali permette di esplorare rapidamente un'enorme varietà di condizioni, accelerando notevolmente la ricerca.
Il professor Matthew Yankowitz dell'Università di Washington ha dichiarato:
"Tutti stanno correndo il più velocemente possibile. Non riesco a credere che siamo a sei anni dalle prime scoperte e non ci si possa permettere una pausa".
Mentre gli sperimentatori continuano ad accumulare dati, i teorici sono impegnati a sviluppare nuovi modelli per spiegare questi fenomeni inattesi. L'obiettivo finale è arrivare a una comprensione unificata della superconduttività che permetta di prevedere e progettare nuovi materiali con proprietà superconduttive ottimizzate.
La ricerca sulla superconduttività sta vivendo una vera e propria rivoluzione, con implicazioni potenzialmente enormi sia per la fisica fondamentale che per le future tecnologie. I prossimi anni saranno quindi cruciali per vedere se queste promettenti scoperte si tradurranno in applicazioni pratiche in grado di trasformare la nostra società.