Un salto quantico per la prossima generazione di superconduttori
I materiali quantici – materiali progettati a livello subatomico – possono essere regolati e assumere proprietà estremamente utili, spesso non presenti in natura. Tra queste c’è la superconduttività, la capacità di condurre elettricità senza resistenza al di sotto di una certa temperatura. L’ambizioso progetto Q-MAC (Frontiers in Quantum Materials Control), finanziato dall’UE e della durata di sei anni, è stato lanciato solo nel 2013, ma ha già raggiunto una serie di risultati potenzialmente importanti in questo campo. Questi risultati potrebbero far avanzare le conoscenze europee sulla superconduttività e aiutare a dare inizio a nuove applicazioni industriali, dai supercomputer ai treni a levitazione. Superconduttori a temperature più alte Per esempio, il team ha mostrato che se si puntano dei laser su superconduttori, questi funzionano a temperature più alte. È importante perché attualmente i superconduttori funzionano solo a temperature molto basse e per questo sono necessarie sostanze costose come l’azoto liquido o l’elio. I superconduttori sono usati in numerosi strumenti high tech come gli scanner medici, i circuiti elettronici per computer super veloci e i treni che usano magneti superconduttori per levitare sopra i binari, eliminando così l’attrito. Lo sviluppo di superconduttori che funzionano a temperature più alte – o persino a temperatura ambiente – potrebbe aiutare a ridurre i costi eliminando il bisogno di raffreddamento e portando a nuove applicazioni. Dopo essersi concentrato su materiali fatti di atomi di potassio e atomi di carbonio organizzati in strutture simili a palle, l’equipe del progetto Q-MAC adesso cercherà di trovare altri superconduttori che possono essere costretti a funzionare anche a temperature più alte. I ricercatori stanno anche cercando di creare nuovi meta-materiali – materiali che non si trovano in natura – per ottenere una superconduttività ottimizzata. Superconduttori ad alte temperature per applicazioni pratiche Un altro obiettivo chiave è assicurare la stabilità dei superconduttori ad alte temperature in modo da poterli utilizzare per applicazioni pratiche. Non è semplice, in quanto la superconduttività ad alta temperatura è una proprietà delicata che è difficile da mantenere per periodi prolungati di tempo. La sfida quindi è fare in modo che il calore o altri fattori ambientali non disturbino il sistema. Per risolvere il problema, il team del progetto sta attualmente esaminando la possibilità di mettere il sistema superconduttore tra due strati protettivi di materiali creati a questo scopo, che potrebbero schermare gli elementi di disturbo. Saranno usate nuove tecniche sperimentali e avanzate simulazioni al computer. L’equipe del progetto Q-MAC ha scoperto anche che è possibile usare impulsi di raggi X molto corti per ottenere vibrazioni nei cristalli, inducendo un cambiamento delle proprietà magnetiche di uno strato di spessore atomico che si trova sulla superficie. Questa pellicola di ossido ha proprietà molto diverse rispetto alla sua forma massiccia. Questo fenomeno rende le strutture complesse di ossido uno strumento versatile per la creazione di materiali e di proprietà dei dispositivi. Questi meta-materiali a controllo della luce ultra veloce potrebbero portare a nuove prospettive per le tecnologie di immagazzinamento magnetico. Oltre all’aspetto pratico delle cose, il progetto Q-MAC si sta occupando anche di sviluppare conoscenze teoriche precise sul comportamento di atomi ed elettroni nei materiali quantici. La conclusione del progetto Q-MAC è prevista a settembre 2019. Per ulteriori informazioni, visitare: Sito web del progetto Q-MAC
Paesi
Germania
