Un composto a base di rame potrebbe aver appena riscritto le regole della superconduttività. Secondo uno studio recente, un rilascio improvviso di pressione ha permesso a questo materiale di raggiungere la temperatura di superconduzione più alta mai registrata in condizioni di pressione atmosferica. Se confermata, si tratterebbe di un risultato che potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui si pensa ai materiali superconduttori e alle loro applicazioni pratiche.

Ma andiamo con ordine, perché la faccenda è meno semplice di quanto possa sembrare a prima lettura.

Cosa è successo davvero nel laboratorio

I superconduttori sono materiali capaci di trasportare corrente elettrica senza alcuna resistenza. Il problema, da decenni, è che per funzionare richiedono temperature bassissime oppure pressioni enormi, condizioni che li rendono inutilizzabili nella vita di tutti i giorni. La sfida della comunità scientifica è sempre stata la stessa: trovare un materiale che superconduca a temperatura ambiente e senza bisogno di apparecchiature estreme.

Lo studio in questione descrive un esperimento in cui un composto a base di rame è stato prima sottoposto a pressioni elevatissime. Poi, nel momento in cui la pressione è stata rilasciata in modo brusco, qualcosa di inatteso è accaduto. Il materiale ha mostrato proprietà superconduttive a una temperatura decisamente più alta rispetto a qualsiasi altro caso documentato sotto pressione atmosferica normale.

Va detto chiaramente: la comunità scientifica è ancora cauta. Non è la prima volta che qualcuno annuncia progressi clamorosi nel campo della superconduttività a temperatura elevata, per poi vedere i risultati ridimensionati o addirittura smentiti da verifiche indipendenti. Basta ricordare la vicenda del cosiddetto LK99, il presunto superconduttore a temperatura ambiente che nel 2023 aveva scatenato un entusiasmo enorme, salvo poi rivelarsi un buco nell’acqua.

Perché questa scoperta potrebbe contare davvero

Quello che rende questa ricerca diversa, almeno sulla carta, è il meccanismo sfruttato. Il rilascio improvviso di pressione sembra aver creato una sorta di stato metastabile nel composto a base di rame, una condizione che normalmente non esisterebbe a pressione atmosferica ma che, una volta innescata, si mantiene stabile abbastanza a lungo da essere misurata. È un approccio che non era mai stato esplorato in modo sistematico, e che apre scenari interessanti anche dal punto di vista teorico.

Se altri gruppi di ricerca riusciranno a replicare il fenomeno, le implicazioni sarebbero enormi. La superconduttività a pressione atmosferica e a temperature meno estreme potrebbe rivoluzionare settori come il trasporto di energia elettrica, la risonanza magnetica in ambito medico, i computer quantistici e persino i trasporti su rotaia a levitazione magnetica. Oggi tutte queste tecnologie esistono già in forma sperimentale o limitata, ma i costi per mantenere le condizioni di superconduzione le rendono proibitive su larga scala.

Il composto a base di rame utilizzato nell’esperimento appartiene alla famiglia dei cuprati, materiali già noti da tempo per le loro proprietà superconduttive. I cuprati detengono da anni i record di temperatura di superconduzione tra i materiali non sottoposti a pressioni estreme, quindi non è del tutto sorprendente che un ulteriore passo avanti arrivi proprio da questa classe di composti.

Resta il fatto che una singola pubblicazione non basta. La scienza funziona per conferme successive, e nel campo della superconduttività le delusioni sono state tante. Però è anche vero che ogni tanto arriva davvero la svolta, e questa potrebbe essere una di quelle volte in cui vale la pena tenere gli occhi aperti.

La prossima mossa spetta ora ai laboratori di tutto il mondo: replicare l’esperimento, verificare i dati, capire se quel rilascio di pressione produce davvero un superconduttore stabile nelle condizioni in cui tutti vorremmo usarlo. Fino ad allora, cautela e curiosità restano le uniche risposte sensate.

L'articolo Superconduttore a temperatura record: la scoperta che scuote la fisica proviene da Tecnoapple.

Trovare un materiale capace di trasmettere elettricità e spin degli elettroni senza alcuna resistenza è stato per decenni il sogno proibito della fisica dello stato solido. Ora un gruppo di ricercatori potrebbe aver individuato proprio quel materiale, e le implicazioni per il quantum computing sarebbero enormi. Il protagonista di questa storia è una lega metallica chiamata NbRe, composta da niobio e renio, due metalli rari che insieme sembrano comportarsi in modo del tutto anomalo rispetto ai superconduttori tradizionali. Se le prime evidenze sperimentali dovessero essere confermate, ci troveremmo di fronte a quello che molti fisici definiscono senza mezzi termini il “Sacro Graal” della tecnologia quantistica.

A parlarne è il professor Jacob Linder, fisico della Norwegian University of Science and Technology (NTNU), dove lavora presso QuSpin, un centro di ricerca dedicato allo studio dei materiali quantistici. Linder non nasconde l’entusiasmo: un superconduttore tripletto è in cima alla lista dei desideri di chiunque operi nel campo. E il motivo è piuttosto chiaro. Mentre i superconduttori convenzionali, detti “singoletto”, permettono alla corrente elettrica di fluire senza dispersione di energia sotto forma di calore, non sono in grado di trasportare lo spin degli elettroni. I superconduttori tripletto, invece, fanno entrambe le cose. E questa doppia capacità cambia radicalmente le carte in tavola.

Perché lo spin fa tutta la differenza

Per capire cosa rende così speciale un superconduttore tripletto, bisogna fare un piccolo passo indietro e guardare alla spintronica. Si tratta di una branca dell’elettronica che sfrutta lo spin, una proprietà fondamentale degli elettroni, per trasportare e processare informazioni in modi diversi rispetto ai circuiti tradizionali. Lo spin può giocare un ruolo cruciale anche nella tecnologia quantistica, soprattutto quando viene abbinato alla superconduttività. Il problema, fino a oggi, è stato l’instabilità. Uno dei principali ostacoli nel quantum computing riguarda la precisione delle operazioni: i qubit sono notoriamente fragili e soggetti a errori. Un superconduttore tripletto potrebbe contribuire a stabilizzare l’intero sistema, rendendo i computer quantistici non solo più affidabili ma anche incredibilmente efficienti dal punto di vista energetico.

Linder e i suoi collaboratori italiani hanno pubblicato uno studio su Physical Review Letters, una delle riviste più prestigiose nel campo della fisica, e il lavoro è stato selezionato tra le raccomandazioni editoriali del giornale. Non è un dettaglio da poco: significa che la comunità scientifica considera questi risultati degni di particolare attenzione. Nello studio, il team dimostra che la lega NbRe esibisce proprietà coerenti con la superconduttività tripletto. Il materiale si comporta in modo completamente diverso da quello che ci si aspetterebbe da un superconduttore singoletto convenzionale, e questo è già di per sé un segnale forte.

Una temperatura “calda” per gli standard della superconduttività

C’è un altro aspetto che rende NbRe particolarmente interessante: la temperatura di superconduzione. La lega diventa superconduttrice a circa 7 Kelvin, che tradotto in gradi Celsius significa circa meno 266 gradi. Sembra un freddo pazzesco, e lo è. Ma nel mondo della superconduttività, 7 Kelvin è una temperatura relativamente “alta”. Altri candidati a superconduttore tripletto richiedono temperature vicine a 1 Kelvin, il che li rende molto più difficili e costosi da utilizzare nella pratica. Poter lavorare a 7 Kelvin significa avere un materiale decisamente più gestibile e, in prospettiva, più facilmente integrabile in dispositivi reali.

Naturalmente, Linder stesso invita alla cautela. È ancora troppo presto per dichiarare con certezza assoluta che NbRe sia effettivamente un superconduttore tripletto. La scoperta dovrà essere verificata da altri gruppi sperimentali indipendenti, e saranno necessari ulteriori test specifici sulla superconduttività tripletto. Tuttavia, i dati raccolti finora sono incoraggianti e puntano tutti nella stessa direzione.

Se la conferma dovesse arrivare, le ricadute sul quantum computing e sulla spintronica sarebbero difficili da sovrastimare. Computer quantistici ultra veloci che consumano quantità di energia prossime allo zero non sarebbero più fantascienza ma un obiettivo tecnologico concreto. Il team della NTNU potrebbe aver aperto una porta che la fisica inseguiva da molto, molto tempo. E stavolta, dall’altra parte, potrebbe esserci davvero qualcosa di straordinario.

L'articolo NbRe: il superconduttore tripletto che può cambiare il quantum computing proviene da Tecnoapple.