Questi Superconduttori si stanno comportando "stranamente" e finalmente gli scienziati sanno perché

Sono stati fatti nuovi progressi nella superconduttività, fornendo nuove conoscenze sui superconduttori ad alta temperatura basati sul rame. La ricerca in collaborazione ha fatto luce sull'insolito comportamento metallico di questi superconduttori e ha identificato un punto critico nello stato quantico. La scoperta è stata ottenuta grazie a studi approfonditi ai raggi X e offre un potenziale per future soluzioni tecnologiche. Fonte: SciTechDaily.com

Un recente studio ha reso note scoperte fondamentali sui superconduttori ad alta temperatura critica, evidenziando la loro particolare fase di "metallo strano" e un punto critico quantistico fondamentale. I risultati dello studio, ottenuti grazie a sforzi congiunti e a esperimenti completi, indicano il futuro delle tecnologie superconduttive avanzate.

I risultati segnano un notevole sviluppo nella ricerca sulla superconduttività. La comprensione generata potrebbe promuovere lo sviluppo di tecnologie verdi e contribuire a un futuro ecologico.

Una pubblicazione su Nature Communications, realizzata da ricercatori del Politecnico di Milano, della Chalmers University of Technology e della Sapienza Università di Roma, offre preziose indicazioni sui superconduttori a base di rame ad alta temperatura critica: essi si comportano come metalli "strani" anche al di sopra della temperatura critica, il che significa che la loro resistenza elettrica varia in modo diverso con la temperatura rispetto ai metalli ordinari.

Lo studio suggerisce l'esistenza di un punto critico quantistico legato alla fase di "metallo strano".

La ricerca presenta un punto critico quantistico come un insieme di condizioni specifiche in cui una sostanza subisce un brusco cambiamento delle sue proprietà, dovuto esclusivamente a effetti quantistici. "Come il ghiaccio che si trasforma in liquido a zero gradi Celsius a causa di effetti di temperatura a livello microscopico, i cuprati si trasformano in un metallo 'strano' a causa di fluttuazioni di carica quantistica", ha osservato Riccardo Arpaia, ricercatore del Dipartimento di Microtecnologie e Nanoscienze di Chalmers e autore principale della ricerca.

Le conclusioni si basano su esperimenti di scattering a raggi X eseguiti presso il sincrotrone europeo ESRF e il sincrotrone britannico DLS. Questi esperimenti hanno rivelato l'esistenza di fluttuazioni della densità di carica che influiscono sulla resistenza elettrica dei cuprati, rendendoli "strani". Il monitoraggio sistematico di come cambia l'energia di queste fluttuazioni ha permesso di identificare la quantità di densità dei portatori di carica in cui questa energia è minima: il punto critico quantistico.

Giacomo Ghiringhelli, professore del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano e coordinatore della ricerca, ha dichiarato: "Questa scoperta è il culmine di oltre cinque anni di lavoro. Abbiamo utilizzato una tecnica, nota come RIXS, sviluppata principalmente da noi al Politecnico di Milano. L'analisi approfondita dei dati e le campagne di misura ci hanno permesso di dimostrare l'esistenza del punto critico quantistico. Una comprensione più approfondita dei cuprati ci permetterà di creare materiali migliori con temperature critiche più elevate, utili per le tecnologie future".

Sergio Caprara, insieme ai suoi colleghi ricercatori del Dipartimento di Fisica della Sapienza Università di Roma, ha proposto la teoria che attribuisce alle fluttuazioni di carica un ruolo significativo nei cuprati. Ha dichiarato: "Questa scoperta segna un progresso essenziale nella comprensione non solo delle proprietà peculiari dello stato metallico dei cuprati, ma anche dei meccanismi ancora enigmatici della superconduttività ad alta temperatura".

La ricerca intitolata "Signature of quantum criticality in cuprates by charge density fluctuations" di Riccardo Arpaia et al. è stata pubblicata su Nature Communications l'8 novembre 2023.