{"id":20875,"date":"2022-01-22T05:27:17","date_gmt":"2022-01-22T04:27:17","guid":{"rendered":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2022\/01\/22\/superconduttori-ad-alte-temperature-uno-studio-del-politecnico-di-torino\/"},"modified":"2022-01-22T05:27:17","modified_gmt":"2022-01-22T04:27:17","slug":"superconduttori-ad-alte-temperature-uno-studio-del-politecnico-di-torino","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2022\/01\/22\/superconduttori-ad-alte-temperature-uno-studio-del-politecnico-di-torino\/","title":{"rendered":"Superconduttori ad alte temperature, uno studio del Politecnico di Torino"},"content":{"rendered":"
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\"Politecnico<\/div>\n
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Uno studio del Politecnico di Torino apre nuovi scenari nello sviluppo di materiali superconduttori ad alta temperature.<\/em><\/p>\n

I superconduttori sono attualmente alla base di numerose applicazioni. La loro caratteristica di trasportare corrente senza dissipare energia ha portato alla realizzazione di elettromagneti capaci di generare altissimi campi \u2013 essenziali, per esempio, nelle risonanze magnetiche per l\u2019imaging biomedico<\/strong> e nei treni a levitazione magnetica<\/strong> \u2013 e di progetti pilota di linee elettriche ad alta efficienza energetica<\/strong>, nonch\u00e9 di dispositivi in grado di accumulare enormi quantit\u00e0 di potenza<\/strong> in volumi compatti. Dispositivi superconduttori sono inoltre imprescindibili nella costruzione dei computer quantistici <\/strong>attualmente pi\u00f9 avanzati ed efficienti.<\/p>\n

Lo studio<\/h2>\n

Uno studio condotto dai ricercatori del Gruppo SMIM del Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia del Politecnico di Torino<\/strong>, insieme ai colleghi della Southeast University of Nanjing<\/strong>, \u00e8 alla base di un articolo pubblicato oggi nell\u2019autorevole rivista npj Quantum Materials<\/em><\/strong><\/a>. <\/strong>La ricerca approfondisce il tema della relazione tra materiali superconduttori non-convenzionali di classi diverse, e apre nuovi scenari nell\u2019utilizzo delle loro propriet\u00e0 per una serie di applicazioni innovative, a pi\u00f9 alte temperature e con minore consumo di energia rispetto ai superconduttori convenzionali<\/strong>.<\/p>\n

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Superconduttori e fenomeni quantistici<\/h2>\n

In generale, la superconduttivit\u00e0 \u00e8 la pi\u00f9 evidente realizzazione macroscopica dei fenomeni quantistici<\/strong>, ed \u00e8 osservabile in un numero sorprendentemente elevato di materiali, inclusa buona parte dei normali metalli quando raffreddati al di sotto di una temperatura, detta critica, <\/em>che dipende dal materiale, ma \u00e8 sempre vicina allo zero assoluto (-273.15\u00b0C), cosa che richiede generalmente l\u2019uso di elio liquido.<\/p>\n

Tali superconduttori \u201cconvenzionali\u201d sono ben descritti dalla cosiddetta teoria BCS<\/strong> (introdotta verso la fine degli anni \u201950 del secolo scorso dai tre fisici americani John Bardeen, Leon Cooper e J. Robert Schrieffer), che spiega lo stato superconduttivo a partire dalla formazione di coppie di elettroni (coppie di Cooper) legati dalle vibrazioni degli atomi costituenti il materiale (fononi).<\/strong><\/p>\n

A partire dagli anni \u201980, tuttavia, sono periodicamente state scoperte classi di materiali superconduttori nelle quali la \u201ccolla\u201d che tiene insieme le coppie di elettroni non \u00e8 basata sui fononi, e le cui propriet\u00e0 microscopiche non possono quindi essere descritte correttamente dalla teoria BCS. Classi diverse di questi superconduttori non-convenzionali ospitano \u201ctipi\u201d di superconduttivit\u00e0 diversi,<\/strong> caratterizzati da particolari tipologie di accoppiamento tra elettroni e diverse \u201cforme\u201d (simmetrie) della funzione d\u2019onda quantistica delle coppie di Cooper.<\/p>\n

Superconduttori non-convenzionali<\/h2>\n

Le due classi principali di superconduttori non-convenzionali<\/strong> sono entrambe composte da materiali stratificati, caratterizzati da piani superconduttivi contenenti atomi di rame (cuprati) o di ferro (superconduttori a base di ferro)<\/strong> separati da strati contenenti altre specie atomiche, e risultano superconduttivi fino a temperature molto pi\u00f9 alte<\/strong> rispetto ai superconduttori convenzionali, cosa che li rende potenzialmente molto appetibili per varie applicazioni<\/strong>.<\/p>\n

In entrambi i casi la \u201ccolla\u201d che tiene insieme le coppie di Cooper \u00e8 ritenuta essere di origine puramente elettronic<\/strong>a. Nonostante le somiglianze, le due classi di composti esibiscono tipicamente due diverse simmetrie della funzione d\u2019onda: nei cuprati essa viene denominata \u201conda d<\/em>\u201d perch\u00e9 \u00e8 simile agli orbitali atomici del livello d<\/em> e presenta nodi \u2013 cio\u00e8, punti in cui \u00e8 nulla \u2013 mentre nei composti a base di ferro essa in genere non presenta nodi, ha uguale ampiezza in tutte le direzioni e viene chiamata \u201conda s<\/em>\u00b1\u201d. Tale differenza, che ha conseguenze molto rilevanti sulle propriet\u00e0 superconduttive, ha storicamente reso problematica la ricerca di una descrizione unificata di entrambe le famiglie<\/strong>.<\/p>\n

L\u2019articolo pubblicato su npj Quantum Materials<\/em><\/strong> rivela come queste due classi di superconduttori non siano tanto diverse come ritenuto finora, mostrando prove dirette di superconduttivit\u00e0 nodale<\/strong> in un particolare composto a base ferro scoperto recentemente, il RbCa2<\/sub>Fe4<\/sub>As4<\/sub>F2<\/sub> (o Rb-12442). I ricercatori hanno dimostrato l\u2019esistenza di una simmetria nodale nello stato superconduttore del Rb-12442, che ha una temperatura critica relativamente alta (pari a -242\u00b0C) tramite due tecniche sperimentali di cui il gruppo SMIM \u00e8 specialista a livello mondiale<\/strong>: la misura di densit\u00e0 superfluida tramite risonatore a guida d\u2019onda coplanare, basata sulla risonanza di particolari circuiti superconduttivi alle frequenze delle microonde, e la spettroscopia point-contact (ossia a contatto puntiforme), basata sulla conducibilit\u00e0 di giunzioni nanoscopiche metallo-superconduttore in cui avviene un fenomeno quantistico detto riflessione di Andreev.<\/p>\n

\u201cL\u2019ottimo accordo tra i risultati delle due tecniche di misura \u00e8 notevole <\/em>\u2013 dichiarano Daniele Torsello<\/strong> ed Erik Piatti<\/strong>, entrambi ricercatori post-doc <\/em>nel gruppo SMIM e co-primi autori dello studio<\/strong> \u2013 e garantisce alle nostre conclusioni una robustezza impossibile da ottenere se le misure fossero state considerate singolarmente, anche alla luce delle sottigliezze dei vari modelli teorici applicabili a questo particolare sistema<\/em>.\u201d<\/p>\n

\u201cLa similarit\u00e0 nelle simmetrie dello stato superconduttivo nel Rb-12442 e nei cuprati potrebbe non essere un caso <\/em>\u2013 spiega il professor Dario Daghero<\/strong> \u2013 visto che nel Rb-12442 i piani superconduttivi (contenenti ferro e arsenico) sono separati da spessi strati isolanti, anzich\u00e9 da singole specie atomiche come accade in altri composti della stessa famiglia, e ci\u00f2 rende il composto fortemente anisotropo come i cuprati.<\/em>\u201d<\/p>\n

\u201cAbbiamo anche dimostrato che la simmetria nodale del<\/em> Rb-12442 sopravvive al disordine introdotto dal drogaggio in nichel<\/em> \u2013 aggiunge il professor Gianluca Ghigo<\/strong> \u2013 cosa che suggerisce che essa sia imposta dalla simmetria del cristallo stesso, e non accidentale come in alcuni altri composti del ferro. I nostri risultati mettono in luce una inaspettata somiglianza tra i composti 12442 e i cuprati, rendendoli una piattaforma ideale per studiare la superconduttivit\u00e0 non-convenzionale in entrambe le classi di materiali e aprendo la strada al loro utilizzo in numerose applicazioni\u201d.<\/em><\/p>\n

Il lavoro \u00e8 stato sviluppato nell\u2019ambito dei progetti di ricerca PRIN 2017- HIBiSCUS (Grant No. 201785KWLE) e PRIN 2017 \u2013 Quantum2D (Grant No. 2017Z8TS5B), finanziati dal Ministero dell\u2019Istruzione, dell\u2019Universit\u00e0 e della Ricerca (MIUR); e dal National Key R&D Program of China (Grant No. 2018YFA0704300) e dallo Strategic Priority Research Program (B) dell\u2019Accademia Cinese delle Scienze (Grant No. XDB25000000).<\/p>\n<\/div>\n

L’articolo Superconduttori ad alte temperature, uno studio del Politecnico di Torino<\/a> sembra essere il primo su Il Progettista Industriale<\/a>.<\/p>\n<\/div>\n

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Autore: Redazione<\/p>\n

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