Sembra quasi un trucco di magia, eppure è fisica reale. Un materiale granulare intrecciato capace di reggere come un solido e poi disfarsi in un istante, semplicemente cambiando il tipo di vibrazione applicata. A svilupparlo è un gruppo di ricercatori della University of Colorado at Boulder, partendo da un’osservazione quasi banale: un mucchietto di graffette da ufficio, pressate insieme, si comporta in modo sorprendente. La massa aggrovigliata resiste alla trazione come fosse un blocco unico, ma basta scuoterla nel modo giusto e tutto si separa. Da qui nasce l’intuizione che potrebbe cambiare il modo in cui si pensa alla costruzione, al riciclo dei materiali e persino alla robotica.

Il team, guidato dal professor Francois Barthelat del Laboratory for Advanced Materials & Bioinspiration, ha pubblicato i risultati sul Journal of Applied Physics. E quello che emerge è parecchio affascinante.

Perché la forma conta più di tutto

Il cuore della ricerca ruota attorno a un concetto chiamato entanglement meccanico, che non ha nulla a che fare con la meccanica quantistica. Si tratta semplicemente di particelle che si aggrovigliano tra loro, creando una rete resistente. In natura succede ovunque: i nidi degli uccelli funzionano così, con rametti e fibre che si incastrano a vicenda. Anche le ossa sfruttano un principio simile, combinando componenti duri e morbidi.

Il punto chiave, però, è la geometria delle particelle. Come ha spiegato il dottorando Youhan Sohn, la sabbia non riesce a intrecciarsi perché i granelli sono lisci e convessi. Ma se si cambia la forma, tutto cambia. Il gruppo ha usato simulazioni Monte Carlo per testare diverse geometrie e capire quale producesse il massimo livello di intreccio. Il vincitore? Una particella a forma di graffetta, con due “gambe” sporgenti.

Nei test reali, questa forma ha dimostrato qualcosa di raro: la capacità di combinare resistenza a trazione e tenacità allo stesso tempo, due proprietà che nei materiali tradizionali quasi mai convivono. E in più, il materiale granulare intrecciato si è rivelato controllabile. Vibrazioni delicate spingono le particelle a intrecciarsi e rafforzarsi. Vibrazioni più intense le separano. Come ha detto Barthelat, non è un liquido, ma nemmeno un solido vero e proprio. È qualcosa di diverso, e maneggiarlo dà una sensazione quasi esotica.

Dalle costruzioni riciclabili ai robot che cambiano forma

Le applicazioni potenziali fanno venire la pelle d’oca. Nel settore delle costruzioni sostenibili, questa tecnologia potrebbe portare a ponti e edifici assemblati con materiali intrecciati che, a fine vita, vengono semplicemente smontati e riutilizzati, senza demolizione. Niente macerie, niente spreco.

E poi c’è la robotica. Il dottorando Saeed Pezeshki ha raccontato di conversazioni con colleghi entusiasti all’idea di applicare il principio alla swarm robotics: piccoli robot che si intrecciano per svolgere un compito e poi si separano quando hanno finito. Barthelat, con una battuta, ha paragonato il tutto al T1000 di Terminator 2, il robot di metallo liquido che cambia forma per passare sotto una porta e poi si ricompone. Costoso e difficile da scalare, certo, ma nella testa di tutti.

Il team ora sta già lavorando su una nuova generazione di particelle, con più “gambe” sporgenti, simili a quei frutti spinosi che si attaccano ai vestiti durante le passeggiate. L’obiettivo è ottenere un intreccio ancora più forte e aprire strade che oggi sembrano fantascienza. Ma che domani, forse, saranno cemento e acciaio.

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Il chip Majorana 2 di Microsoft segna un punto di svolta nel mondo del calcolo quantistico, e la ragione è più concreta di quanto si possa pensare. L’azienda di Redmond ha dichiarato che la sostituzione di alcuni materiali all’interno del processore ha migliorato in modo significativo le prestazioni dei qubit topologici, quei particolari bit quantistici che sfruttano le proprietà matematiche della topologia per ridurre gli errori durante le operazioni di calcolo.

Sembra una di quelle notizie da addetti ai lavori, e in parte lo è. Ma il punto chiave è semplice: uno dei problemi più grandi dei computer quantistici è che i qubit sono fragili, instabili, e tendono a sbagliare. La strategia topologica punta a rendere queste unità di calcolo molto più robuste per natura, non correggendo gli errori dopo che si verificano, ma evitando che si presentino in partenza. Ed è esattamente quello che Microsoft sta cercando di ottenere con il Majorana 2.

Cosa cambia davvero con i nuovi materiali

Il cuore della questione sta nei materiali. Quando si parla di chip quantistici, ogni componente fisico conta in modo sproporzionato rispetto ai processori tradizionali. Microsoft ha spiegato che lo swap dei materiali nel Majorana 2 ha permesso di stabilizzare i cosiddetti fermioni di Majorana, particelle quasi mitologiche nel campo della fisica delle particelle, che rappresentano il fondamento teorico su cui poggia l’intera architettura del chip.

In pratica, cambiando la composizione dei substrati e delle giunzioni superconduttive, il team di ricerca è riuscito a ottenere qubit che mantengono la coerenza quantistica più a lungo. E più a lungo un qubit resta coerente, più operazioni utili riesce a completare prima di “perdere il filo”. È un po’ come avere un equilibrista che, grazie a scarpe migliori, riesce a camminare sul filo molto più lontano senza cadere.

Non si tratta ancora di un computer quantistico pronto per il mercato, va detto con chiarezza. Ma il Majorana 2 rappresenta un passo avanti concreto nella dimostrazione che l’approccio topologico non è solo teoria elegante scritta su una lavagna, bensì qualcosa che funziona nella pratica.

Perché questa notizia conta nel panorama più ampio

La corsa al computer quantistico vede protagonisti diversi colossi tecnologici, da Google a IBM, passando per startup agguerrite. Ognuno segue strade diverse. Microsoft ha scommesso forte sulla topologia, una scelta considerata rischiosa per anni perché i risultati sperimentali tardavano ad arrivare. Ora, con il Majorana 2, arriva una conferma tangibile che quella scommessa potrebbe ripagare.

Il vantaggio dei qubit topologici, se davvero manterranno le promesse, è enorme: meno errori significa meno risorse spese nella correzione degli errori, il che si traduce in macchine quantistiche più efficienti e potenzialmente più scalabili. Insomma, meno spreco computazionale e più potenza utile.

Resta da vedere come evolverà il Majorana 2 nei prossimi mesi e se Microsoft riuscirà a scalare questa tecnologia oltre il laboratorio. Ma una cosa è chiara: il cambio di materiali non è stato un dettaglio ingegneristico qualsiasi. È stato, a tutti gli effetti, la mossa che ha dato credibilità a un intero approccio al calcolo quantistico.

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Il sogno di trasmettere elettricità senza perdere nemmeno un watt di energia ha fatto un passo avanti enorme. Un team di ricercatori della University of Houston ha infranto un record di superconduttività che resisteva da oltre tre decenni, raggiungendo una temperatura di transizione di 151 Kelvin (circa meno 122 gradi Celsius) a pressione ambiente. Può sembrare ancora un freddo bestiale, e lo è. Ma nel mondo della fisica dei materiali, questo risultato è qualcosa di straordinario.

Per capire la portata della notizia, basta pensare che il precedente primato risaliva al 1993, quando un materiale ceramico a base di mercurio e ossido di rame, noto come Hg1223, aveva raggiunto la superconduttività a meno 140 gradi Celsius. Da allora, nessuno era riuscito a fare meglio senza ricorrere a pressioni estreme. Il nuovo traguardo supera quel limite di 18 gradi, e lo fa in condizioni di pressione normale, il che rende tutto molto più interessante dal punto di vista pratico.

La ricerca, firmata dai fisici Ching-Wu Chu e Liangzi Deng del Texas Center for Superconductivity, è stata pubblicata sui Proceedings of the National Academy of Sciences. Chu, tra l’altro, non è nuovo a queste imprese: già nel 1987 aveva contribuito alla scoperta del materiale YBCO, capace di diventare superconduttore a meno 180 gradi Celsius, innescando una corsa globale nel settore.

Il trucco si chiama pressure quenching

La chiave di questo balzo in avanti sta in una tecnica chiamata pressure quenching, un procedimento che prende in prestito principi già usati in altri ambiti, come la produzione di diamanti sintetici. Il materiale viene prima sottoposto a pressioni altissime, che ne migliorano le proprietà superconduttive. Poi, mentre è ancora sotto pressione, viene raffreddato a una temperatura precisa. A quel punto la pressione viene rilasciata di colpo. Il risultato? Le proprietà superconduttive potenziate restano “congelate” nel materiale, che continua a funzionare anche una volta tornato a pressione ambiente.

È un po’ come riuscire a conservare un effetto temporaneo in modo permanente. E questo apre scenari enormi, perché fino a oggi molti record di superconduttività venivano ottenuti solo in condizioni di pressione impossibili da replicare fuori da un laboratorio.

Quanto manca alla superconduttività a temperatura ambiente

Parliamoci chiaro: la superconduttività a temperatura ambiente resta ancora lontana. La temperatura ambiente si aggira intorno ai 300 Kelvin, quindi c’è ancora un divario di circa 140 gradi da colmare. Non è poco. Ma la direzione è quella giusta, e il metodo del pressure quenching potrebbe essere la strada per accorciare progressivamente questa distanza.

Se un giorno si riuscisse a ottenere superconduttori funzionanti a temperatura ambiente e a pressione normale, le applicazioni sarebbero enormi: dalle reti elettriche senza dispersione (oggi si perde circa l’8% dell’elettricità durante la trasmissione, con costi miliardari) fino a progressi nella risonanza magnetica, nei reattori a fusione, nell’elettronica ultraveloce e nelle tecnologie quantistiche.

Come ha detto lo stesso Chu, con abbastanza persone al lavoro e il tempo necessario, il potenziale di questa scoperta potrebbe davvero concretizzarsi. E francamente, dopo 30 anni di stallo, anche solo il fatto di aver mosso l’asticella è una notizia che merita attenzione.

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Una lega di titanio dal sapore quasi fantascientifico potrebbe cambiare il futuro dei prodotti Apple. La notizia arriva dall’ultimo episodio del podcast Cult of Mac, che ha dedicato ampio spazio a quella che sembra una vera e propria svolta metallurgica per il colosso di Cupertino. E no, non si tratta del solito rumor senza fondamento: qui si parla di scienza dei materiali applicata al design industriale, roba che potrebbe ridefinire il modo in cui vengono costruiti iPhone, iPad e compagnia bella.

Il concetto è tanto semplice quanto affascinante. Apple starebbe lavorando su una speciale lega di titanio con proprietà meccaniche superiori rispetto a quelle utilizzate finora. Chi segue il mondo Apple sa bene che il titanio è già protagonista nei modelli Pro più recenti, ma questa nuova formulazione promette qualcosa di diverso: maggiore resistenza, peso ancora più contenuto e, soprattutto, possibilità di lavorazione che oggi risultano difficili o troppo costose. In pratica, un salto generazionale nei materiali per dispositivi elettronici.

Perché questa lega di titanio è così importante

Il punto centrale della questione riguarda ciò che gli ingegneri chiamano “magia metallurgica”. Non è un’esagerazione giornalistica, ma il riflesso di quanto sia complesso ottenere un materiale che sia contemporaneamente leggero, robusto e lavorabile su scala industriale. Apple ha sempre investito cifre enormi nella ricerca sui materiali, basti pensare alla transizione dall’alluminio al titanio avvenuta con gli iPhone 15 Pro. Ora però l’asticella si alza ulteriormente.

Secondo quanto emerso dal podcast di Cult of Mac, questa nuova lega potrebbe permettere ad Apple di tornare a esplorare forme e design che con i materiali attuali restano proibitivi. Una sorta di ritorno al futuro, come lo hanno definito i conduttori del podcast, dove l’innovazione nei materiali apre strade creative che sembravano chiuse. Pensare a scocche più sottili senza sacrificare la durabilità, oppure a componenti strutturali che liberano spazio interno per batterie più capienti: sono scenari concreti, non fantasie da keynote.

Cosa aspettarsi nei prossimi mesi

Ovviamente Apple non ha confermato nulla ufficialmente. Del resto, a Cupertino la riservatezza sui progetti futuri è praticamente una religione. Ma il fatto che se ne parli in ambienti così vicini all’ecosistema Apple suggerisce che qualcosa si stia muovendo davvero. La lega di titanio in questione potrebbe debuttare già nei dispositivi della prossima generazione, anche se le tempistiche restano tutte da definire.

Quello che è certo è che la corsa ai materiali avanzati nel settore tecnologico non si ferma. Samsung, Google e altri competitor stanno investendo in direzioni simili, ma Apple ha storicamente dimostrato di saper trasformare l’innovazione nei materiali in un vantaggio competitivo tangibile. Se questa nuova lega di titanio manterrà le promesse, potrebbe rappresentare uno di quei cambiamenti silenziosi ma profondi che ridefiniscono un’intera categoria di prodotti. E stavolta, la chimica potrebbe contare quanto il software.

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Creare nuovi farmaci è una questione di mattoncini. E alcuni di questi mattoncini, a livello molecolare, sono dannatamente difficili da costruire. Eppure un gruppo di chimici dell’Università di Münster, in Germania, ha trovato un modo elegante per fabbricare le cosiddette molecole housane, strutture minuscole e ad altissima tensione interna che potrebbero aprire strade inedite nello sviluppo farmaceutico e nella scienza dei materiali. La chiave di tutto? La luce.

Le molecole housane prendono il nome dalla loro forma, che ricorda il disegno stilizzato di una casetta. Sembrano quasi banali, viste così, ma la realtà è molto diversa. Queste strutture ad anello compatto immagazzinano una quantità enorme di energia interna, un po’ come un ramo piegato fino al limite prima di spezzarsi. Proprio questa tensione le rende incredibilmente utili: quando vengono impiegate in reazioni chimiche successive, rilasciano quell’energia accumulata, permettendo di costruire composti complessi con maggiore efficienza. Non è un caso che farmaci storici come la penicillina si basino su strutture molecolari ad anello con proprietà simili.

Il problema, fino a oggi, era produrle. I metodi tradizionali per sintetizzare le molecole housane richiedevano temperature elevate e condizioni piuttosto aggressive. E soprattutto faticavano a gestire i cosiddetti gruppi funzionali, quelle “appendici” molecolari che determinano il comportamento e le proprietà di un composto. Senza la possibilità di mantenere intatti questi gruppi durante la sintesi, il risultato finale perdeva gran parte della sua utilità pratica.

La fotocatalisi come soluzione al problema

Il team guidato dal professor Frank Glorius ha ribaltato l’approccio partendo da idrocarburi chiamati 1,4 dieni, materiali semplici e facilmente reperibili. Il trucco sta nell’uso di un fotocatalizzatore, una sostanza che cattura l’energia della luce blu e la trasferisce alle molecole, fornendo la spinta necessaria per far avvenire la trasformazione. Glorius lo ha spiegato in modo piuttosto chiaro: il processo è normalmente in salita dal punto di vista energetico e richiede una spinta aggiuntiva. La fotocatalisi fornisce esattamente quell’energia.

C’era però un ostacolo tutt’altro che trascurabile. Sotto esposizione luminosa, i 1,4 dieni tendono a innescare reazioni collaterali indesiderate che mandano a monte tutto il lavoro. Per aggirare il problema, i ricercatori hanno modificato le catene laterali delle molecole di partenza, sopprimendo quelle reazioni parassite e rendendo il processo molto più controllabile e prevedibile. Una volta eliminate le vie di fuga, le molecole riuscivano finalmente a ripiegarsi nella struttura ad anello teso tipica delle housane.

Applicazioni concrete tra farmaci e nuovi materiali

A rendere ancora più solido il lavoro, pubblicato su Nature Synthesis nel maggio 2026, c’è anche una serie di analisi computazionali che hanno permesso al team di comprendere meglio il meccanismo della reazione. Non si tratta solo di aver trovato una ricetta che funziona, ma di capire perché funziona, il che apre la porta a ulteriori ottimizzazioni.

Le ricadute pratiche potrebbero essere significative. Una via di sintesi più efficiente e accessibile per le molecole housane significa poter ampliare la gamma di composti costruibili a partire da queste strutture ad alta tensione. Dalla produzione farmaceutica allo sviluppo di materiali avanzati, le possibilità non mancano. E il bello è che tutto parte da qualcosa di apparentemente semplice: un raggio di luce blu puntato su molecole che, con il giusto incoraggiamento, decidono di piegarsi nella forma giusta.

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La gomma rinforzata è uno di quei materiali che usiamo tutti i giorni senza pensarci troppo. Pneumatici, suole di scarpe, guarnizioni industriali, componenti aeronautici. Praticamente ovunque. Eppure, per quasi cento anni, nessuno è riuscito davvero a spiegare perché aggiungere minuscole particelle di nerofumo (il cosiddetto carbon black) rendesse la gomma così incredibilmente resistente. Lo si sapeva, certo, funzionava. Ma il meccanismo preciso? Un bel punto interrogativo che la scienza si trascinava dietro da generazioni.

Ora un gruppo di ricercatori della University of South Florida ha finalmente trovato la risposta. E la scoperta è tanto elegante quanto sorprendente.

Simulazioni colossali per un enigma vecchio quasi un secolo

Per arrivare al cuore del problema, il team ha messo in piedi delle simulazioni computazionali di proporzioni enormi. Si parla dell’equivalente di 15 anni di tempo di calcolo. Una mole di dati e potenza di elaborazione impressionante, dedicata a osservare cosa succede a livello molecolare quando la gomma rinforzata viene sottoposta a stress meccanico.

Quello che hanno scoperto cambia la prospettiva su come funziona questo materiale. Le particelle di carbon black, disperse nella matrice di gomma, non si limitano a riempire uno spazio vuoto o a irrigidire la struttura in modo passivo. Fanno qualcosa di molto più interessante: costringono la gomma a “lottare contro se stessa” quando viene allungata. In pratica, le catene polimeriche si trovano a dover competere tra loro, creando una sorta di conflitto interno che dissipa energia e impedisce alla gomma di rompersi facilmente.

È un po’ come quando si tira una rete da pesca aggrovigliata: più si tira, più i nodi oppongono resistenza. Le particelle di nerofumo generano questo effetto su scala microscopica, aumentando in modo drastico sia la resistenza meccanica sia la durabilità del materiale.

Perché questa scoperta conta davvero

Capire finalmente il perché di un fenomeno osservato dal 1920 circa non è solo una soddisfazione accademica. Ha implicazioni concrete e potenzialmente enormi. Se si conosce il meccanismo esatto con cui il nerofumo rinforza la gomma, diventa possibile progettare materiali ancora più performanti, magari riducendo la quantità di additivi necessari o sviluppando alternative più sostenibili.

Pensate al settore degli pneumatici, per esempio. Ogni piccolo miglioramento nella resistenza della gomma rinforzata si traduce in maggiore sicurezza stradale, consumi ridotti e una vita utile più lunga per ogni singolo pneumatico. Moltiplicate questo vantaggio per miliardi di pneumatici prodotti ogni anno e i numeri diventano significativi.

Questa ricerca dimostra anche quanto la scienza dei materiali abbia ancora da offrire, persino su tecnologie che diamo per scontate. A volte le risposte più importanti si nascondono dietro domande che nessuno si preoccupava più di fare. E ci vogliono quindici anni di calcolo computazionale per trovarle.

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Il nuovo Environmental Progress Report di Apple racconta una storia che vale la pena leggere con attenzione. L’azienda di Cupertino ha raggiunto un record nell’utilizzo di materiali riciclati nei propri prodotti, eliminato quasi del tutto gli imballaggi in plastica, ridotto il consumo di acqua e fatto passi avanti su diversi altri fronti ambientali. Non è poco, anche per un colosso tecnologico che negli ultimi anni ha messo la sostenibilità al centro della propria comunicazione.

Partiamo dai numeri, che poi sono quelli che contano davvero. Secondo il rapporto, Apple ha incrementato in modo significativo la percentuale di materiali riciclati impiegati nella produzione dei suoi dispositivi. Parliamo di alluminio, cobalto, terre rare e altri elementi critici che, fino a qualche anno fa, provenivano quasi esclusivamente da estrazione mineraria tradizionale. Oggi una fetta sempre più grande arriva da fonti riciclate. Il risultato? Un impatto ambientale ridotto lungo tutta la catena produttiva, dalla miniera al prodotto finito che finisce nelle mani degli utenti.

Addio alla plastica negli imballaggi e meno acqua consumata

C’è poi la questione degli imballaggi in plastica, che Apple ha praticamente eliminato dalle confezioni dei propri prodotti. Chi ha comprato un iPhone o un MacBook di recente lo avrà notato: dentro la scatola, la plastica è sparita. Carta, fibre riciclate e materiali alternativi hanno preso il suo posto. Sembra un dettaglio, ma considerando i volumi di vendita di Apple, l’effetto complessivo è tutt’altro che trascurabile.

Il rapporto evidenzia anche una riduzione nel consumo di acqua nelle strutture aziendali e nella supply chain. Un tema spesso sottovalutato quando si parla di industria tecnologica, ma che ha un peso enorme in termini di sostenibilità reale. Risparmiare acqua in un settore che ne utilizza quantità impressionanti per la produzione di chip e componenti è un obiettivo ambizioso, e i progressi documentati nel report sembrano concreti.

Quanto conta davvero tutto questo?

Facciamo un passo indietro. È giusto riconoscere che nessuna grande azienda è perfetta sul piano ambientale, e Apple non fa eccezione. Però bisogna anche ammettere che il livello di trasparenza del suo rapporto ambientale è superiore a quello di molti concorrenti. Pubblicare dati dettagliati, anno dopo anno, si espone a verifiche e critiche. E questo, in un settore dove il greenwashing è sempre dietro l’angolo, ha un suo valore.

Il messaggio che emerge dal report è abbastanza chiaro: Apple vuole dimostrare che crescita commerciale e responsabilità ambientale possono convivere. Che si tratti di una strategia di marketing ben orchestrata o di un impegno genuino, i risultati misurabili ci sono. E alla fine, quando si parla di materiali riciclati, riduzione della plastica e risparmio idrico, contano soprattutto quelli.

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Gli smart glasses di Apple non sono più soltanto una voce di corridoio. Secondo quanto riportato da Cult of Mac, l’azienda di Cupertino starebbe testando internamente diversi prototipi di occhiali intelligenti, con un’attenzione particolare ai materiali di alta gamma e a una varietà di stili che potrebbe sorprendere parecchi osservatori del settore.

Il punto interessante è proprio questo: non si parla di un unico modello in fase di sviluppo, ma di più design differenti. Apple sembra voler esplorare diverse direzioni estetiche prima di arrivare a una decisione finale, il che racconta molto dell’approccio dell’azienda. Non si tratta di buttare sul mercato un prodotto qualsiasi con un logo sopra. C’è una strategia precisa dietro, e chi conosce la filosofia di Cupertino sa che il design viene sempre prima di tutto.

Materiali premium e stili diversi: la strategia di Cupertino

Quello che emerge dalle indiscrezioni è un focus quasi ossessivo sui materiali premium. Apple non vuole proporre occhiali che sembrino gadget tecnologici travestiti da accessori di moda. L’obiettivo, a quanto pare, è esattamente il contrario: creare qualcosa che chiunque vorrebbe indossare anche senza la componente tech. Titanio, leghe speciali, finiture curate nel dettaglio. Insomma, lo stesso approccio che ha reso riconoscibili prodotti come Apple Watch e i MacBook Pro.

La varietà di stili testati suggerisce poi che Apple potrebbe valutare il lancio di più versioni degli smart glasses, magari con fasce di prezzo e funzionalità differenti. Un po’ come succede già con gli iPhone, dove convivono modelli base e varianti Pro. Non sarebbe una mossa inedita, ma applicata al mondo degli occhiali intelligenti rappresenterebbe qualcosa di abbastanza nuovo.

Cosa aspettarsi e quando

Va detto chiaramente: al momento non esistono date ufficiali di lancio. Apple non ha confermato nulla pubblicamente, e i test interni possono durare anni prima di tradursi in un prodotto reale. Basta pensare a quanto tempo è servito per portare sul mercato il Vision Pro, che ha attraversato una gestazione lunghissima.

Però il segnale è forte. Il fatto che Apple stia lavorando attivamente su più prototipi di smart glasses con materiali di fascia alta indica che il progetto è tutt’altro che accantonato. Anzi, sembra procedere con quella lentezza deliberata tipica dell’azienda, che preferisce arrivare tardi ma con un prodotto che ridefinisce le aspettative.

Per ora resta tutto nel campo delle indiscrezioni, ma la direzione è chiara. E conoscendo Apple, quando deciderà di mostrare qualcosa al mondo, vorrà che sia impossibile non notarlo.

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Succede qualcosa di strano quando si osservano gli elettroni nel grafene muoversi come un liquido quasi privo di attrito. E no, non è fantascienza. Un gruppo di ricercatori dell’Indian Institute of Science, in collaborazione con il National Institute for Materials Science in Giappone, ha documentato un comportamento quantistico che mette in discussione una delle leggi più consolidate della fisica dei materiali. I risultati, pubblicati su Nature Physics, raccontano qualcosa che per decenni era rimasto sfuggente: la possibilità che gli elettroni si muovano collettivamente, come fossero acqua, all’interno di un foglio di carbonio spesso un solo atomo.

Il grafene, va detto, non è una novità. Sono passati più di vent’anni dalla sua scoperta, eppure continua a riservare sorprese enormi. Come ha ammesso lo stesso Arindam Ghosh, professore di fisica e tra gli autori dello studio, è sorprendente quanta strada ci sia ancora da fare con un singolo strato di atomi di carbonio.

Cosa succede quando calore e corrente smettono di andare d’accordo

Il cuore della scoperta ruota attorno alla legge di Wiedemann e Franz, un principio che da oltre un secolo stabilisce una proporzione diretta tra la conduzione elettrica e quella termica nei metalli. In pratica, se un materiale conduce bene l’elettricità, dovrebbe condurre bene anche il calore. Punto.

Il team ha creato campioni di grafene estremamente puliti e ha misurato entrambe le proprietà con grande precisione. Il risultato? Le due grandezze si muovevano in direzioni opposte. La conduttività elettrica saliva mentre quella termica scendeva, e viceversa. Le deviazioni dalla legge classica superavano di oltre 200 volte i valori attesi a basse temperature. Una violazione clamorosa, non un semplice scostamento.

Questo fenomeno si manifesta in una condizione molto particolare chiamata punto di Dirac, dove il grafene si trova al confine tra il comportamento di un metallo e quello di un isolante. In quel punto preciso, gli elettroni smettono di comportarsi come particelle individuali e iniziano a fluire insieme, come un liquido con una resistenza al moto bassissima. I ricercatori hanno misurato la viscosità di questo fluido e hanno scoperto che è tra le più basse mai osservate, rendendo il grafene una delle realizzazioni più vicine a un fluido perfetto.

Aniket Majumdar, primo autore dello studio e dottorando in fisica, ha spiegato che questo comportamento simile all’acqua, trovato vicino al punto di Dirac, viene chiamato “fluido di Dirac”. Si tratta di uno stato esotico della materia che ricorda il plasma di quark e gluoni, quella zuppa di particelle subatomiche ad altissima energia osservata negli acceleratori del CERN.

Dal laboratorio alle tecnologie quantistiche del futuro

E qui la faccenda diventa ancora più interessante. Perché il grafene, con questa scoperta, si trasforma in una piattaforma accessibile ed economica per studiare fenomeni che normalmente richiedono condizioni estreme. Parliamo di concetti legati alla fisica delle alte energie, all’astrofisica, alla termodinamica dei buchi neri e persino all’entropia di entanglement. Tutto questo, dentro un laboratorio, su un foglio di carbonio.

Sul piano pratico, la presenza di un fluido di Dirac nel grafene potrebbe aprire la strada a sensori quantistici di nuova generazione, capaci di amplificare segnali elettrici debolissimi e rilevare campi magnetici estremamente tenui. Le applicazioni potenziali spaziano dalla diagnostica medica alla metrologia di precisione.

Il grafene, insomma, continua a riscrivere le regole. E questa volta lo fa sfidando una legge che sembrava intoccabile.

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Esiste una forma di superconduttività che si comporta in modo così bizzarro da essersi guadagnata il soprannome di “fase Lazzaro”. Sparisce, come ci si aspetterebbe, sotto l’effetto di campi magnetici potenti. E fin qui, tutto normale. Ma poi, quando il campo magnetico diventa ancora più forte, quella stessa superconduttività torna in vita. Come se nulla fosse successo. Questo fenomeno è stato osservato nell’uranio ditelluride (UTe2), un materiale che sta mettendo in crisi parecchie certezze della fisica dei materiali.

La scoperta, guidata in parte dal fisico Andriy Nevidomskyy della Rice University, è stata pubblicata sulla rivista Science e racconta qualcosa che, a prima vista, non dovrebbe esistere. In condizioni normali, i campi magnetici sono il nemico giurato dei superconduttori. Anche campi relativamente modesti tendono a indebolire la superconduttività, e quelli più intensi la eliminano del tutto oltre una certa soglia critica. L’uranio ditelluride, però, se ne infischia di questa regola. Già nel 2019 si era scoperto che poteva restare superconduttore in campi magnetici centinaia di volte più forti rispetto a quelli tollerati dai materiali convenzionali. Ma la vera sorpresa è arrivata dopo.

La fase Lazzaro e quell’alone a forma di ciambella

Quello che hanno osservato i ricercatori dell’Università del Maryland e del National Institute of Standards and Technology è qualcosa di davvero controintuitivo. Nell’UTe2, la superconduttività scompare sotto i 10 Tesla, che è già un campo magnetico enorme. Poi, sopra i 40 Tesla, ricompare. Nevidomskyy ha ammesso di essere rimasto sbalordito vedendo i dati sperimentali per la prima volta. La superconduttività ad alto campo sembrava limitata a una direzione molto stretta rispetto al cristallo, senza una spiegazione immediata.

Le misurazioni successive hanno rivelato che la regione superconduttiva assume una forma toroidale, una specie di ciambella tridimensionale che avvolge un asse specifico della struttura cristallina. Un risultato definito “sorprendente e bellissimo” da Sylvia Lewin del NIST, tra le autrici principali dello studio. Per dare un senso a tutto questo, Nevidomskyy ha costruito un modello teorico fenomenologico che si concentra sul comportamento complessivo piuttosto che sui meccanismi microscopici esatti. E i risultati combaciano in modo convincente con i dati sperimentali.

Come magnetismo e superconduttività riescono a convivere

Un aspetto particolarmente affascinante riguarda le coppie di Cooper, le coppie di elettroni responsabili della superconduttività. In questo materiale, si comportano come se possedessero un momento angolare, simile a quello di un oggetto in rotazione. Quando il campo magnetico interagisce con questo moto, produce un effetto direzionale che genera proprio quell’alone osservato sperimentalmente.

C’è poi la questione della cosiddetta transizione metamagnetica, un aumento improvviso della magnetizzazione del campione. La superconduttività ad alto campo appare solo dopo che il campo raggiunge questo valore soglia, che a sua volta dipende fortemente dall’angolo. Gli scienziati stanno ancora discutendo su cosa provochi esattamente questa transizione e su come influenzi il ritorno della superconduttività.

Sapere che le coppie di Cooper nell’uranio ditelluride portano con sé un momento magnetico è, secondo Nevidomskyy, uno dei risultati chiave dello studio. Un punto di partenza solido per le indagini future su un materiale che continua a sorprendere. La ricerca è stata finanziata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dalla National Science Foundation, con il coinvolgimento di team del NIST, dell’Università del Maryland e del Los Alamos National Laboratory.

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