Scienza: una moviola per capire la superconduttività

MeteoWeb

I superconduttori sono materiali in cui gli elettroni fluiscono senza dissipare energia in forma di calore

Notte_Europea_dei_RicercatoriAll’origine delle proprieta’ dei superconduttori ad alta temperatura c’e’ un fenomeno troppo veloce per poter essere misurato e analizzato con metodi tradizionali, ma la difficolta’ aguzza l’ingegno e un team di scienziati ha sviluppato una sorta di “moviola” per rallentare e analizzare il processo, migliorando quindi la comprensione di questi materiali, potenzialmente molto promettenti, e rendendo piu’ vicina una loro applicazione in ambito tecnologico. Il team, di cui fanno parte ricercatori del Politecnico di Milano, della Sissa di Trieste, dell’Universita’ Cattolica Sacro Cuore e dell’Istituto Joef Stefan di Lubiana (Slovenia), illustra la sofisticata tecnica sperimentale che consente di vedere gli elettroni in “slow-motion”, sulla rivista Nature Physics. I superconduttori sono materiali in cui gli elettroni fluiscono senza dissipare energia in forma di calore, come invece avviene per tutti i metalli con i quali vengono realizzati i comuni cavi elettrici, e hanno caratteristiche molto speciali, come quella di respingere ogni campo magnetico. La strada verso una reale applicazione delle loro straordinarie proprieta’ finora pero’ e’ stata sbarrata dal fatto che quelli “classici” funzionano a temperature bassissime, vicine allo zero assoluto, di fatto impraticabili. Quelli a base di ossidi di rame, grazie alla loro piu’ elevata temperatura di funzionamento, sono piu’ promettenti, ma la possibilita’ di realizzarli e’ un traguardo ancora lontano. Uno dei problemi principali per comprendere il meccanismo che permette agli ossidi di rame di diventare superconduttori e’ fare chiarezza sulle interazioni che avvengono fra gli elettroni nel materiale. Impresa non semplice data la rapidita’, che rende ostico osservare questo processo “dal vivo”. I ricercatori hanno allora sviluppato un apparato sperimentale in grado di produrre utilizzare e misurare impulsi di luce di colori diversi. “La soluzione che abbiamo pensato si basa sull’uso di rapidissimi lampi di luce, della durata di 10 femtosecondi, ossia dieci milionesimi di miliardesimi di secondo” afferma Claudio Giannetti, dell’Universita’ Cattolica del Sacro Cuore, coordinatore della ricerca. E cosi’ sono riusciti, in pratica, a scattare delle fotografie ad alta velocita’. “Le famose immagini stroboscopiche possono dare un’idea di quello che abbiamo fatto” spiega Massimo Capone, ricercatore della Sissa. La “fotografia ad alta velocita'” e’ stata inventata da Eadweard Muybridge piu’ di cent’anni fa: fotografava soggetti in rapido movimento, scomponendolo in tanti fotogrammi, per poi sovrapporli creando bellissime immagini che offrono una ricostruzione della traiettoria. “Noi abbiamo fatto una cosa molto simile – commenta Capone – usando dei lampi di luce infintamente brevi come otturatori, per osservare variazioni ultrarapide delle proprieta’ di un superconduttore”. Gli scienziati hanno applicato questa tecnica a diverse famiglie di ossidi di rame superconduttori ad alta temperatura, riuscendo cosi’ a misurare quello che loro stessi definiscono come “il piu’ veloce processo lento” in un solido.