La conversione della luce solare in luce ultravioletta sembrava fino a poco tempo fa un traguardo lontano, almeno per quanto riguarda i materiali allo stato solido. Eppure un gruppo di ricercatori della Kyushu University ha appena dimostrato che è possibile, e lo ha fatto con un approccio elegante quanto sorprendente. Lo studio, pubblicato il 23 giugno 2026 su Nature Communications, presenta un nuovo materiale molecolare capace di prendere la normale luce visibile del sole e restituire fotoni ultravioletti ad alta energia. Senza solventi tossici, senza sistemi liquidi instabili. Solo un materiale solido, esposto alla luce naturale.

Il meccanismo alla base si chiama annichilazione tripletto tripletto (TTA). Funziona così: una molecola donatrice assorbe la luce visibile e raggiunge uno stato energetico elevato. Questa energia viene poi ceduta a una molecola accettrice vicina. Quando due di questi stati tripletto si incontrano, combinano le loro energie e producono un singolo fotone UV. In pratica, è come se due particelle di luce “tiepide” si fondessero per generarne una molto più calda. Il fenomeno era già noto nei liquidi, dove le molecole si muovono liberamente e interagiscono senza troppi problemi. Nei solidi, però, le cose si complicano parecchio: le molecole sono impacchettate strette, le nuvole elettroniche si sovrappongono e i tripletti si spengono prima ancora di poter fare qualcosa di utile.

La soluzione arriva da un semiconduttore organico

La svolta è arrivata grazie a un semiconduttore organico chiamato dihydroindenoindenedene (DHI). Il team ha modificato questa molecola aggiungendo catene alchiliche agli atomi di carbonio sp³, creando una spaziatura controllata tra le molecole vicine. Il risultato? Le molecole restano abbastanza vicine da trasferire energia in modo efficiente, ma sufficientemente distanti da evitare quelle interazioni elettroniche che rovinano tutto. Il materiale ha raggiunto una resa quantica di fluorescenza superiore al 60% allo stato solido e, abbinato a una molecola donatrice, ha toccato un’efficienza di conversione del 1,9%. Può sembrare poco, ma come spiega Yoichi Sasaki, professore associato alla Kyushu University, significa circa due fotoni UV ogni cento fotoni di luce visibile assorbiti. E tutto questo funziona con la sola luce solare naturale, senza bisogno di sorgenti luminose concentrate.

La luce UV non è solo quella che scotta la pelle in spiaggia. Viene utilizzata nella purificazione dell’aria, nell’indurimento di resine per la stampa 3D, nelle otturazioni dentali e in molte altre applicazioni industriali. Il problema è che rappresenta appena il 6% della luce che raggiunge la superficie terrestre. Poter generare raggi ultravioletti dalla luce visibile, che è molto più abbondante, apre scenari davvero interessanti.

Quattordici anni di ricerca e un regalo di pensionamento

Dietro questa scoperta c’è una storia che vale la pena raccontare. Nel 2012, il professor Nobuo Kimizuka, oggi professore emerito alla Kyushu University, iniziò a esplorare la migrazione dell’energia tripletto nei sistemi molecolari autoassemblati. Per anni il suo gruppo ha ottenuto progressi con sistemi in soluzione e in gel, ma la conversione efficiente allo stato solido restava sfuggente. La svolta decisiva è arrivata nel maggio 2024, pochi mesi prima del pensionamento di Kimizuka. Il lavoro finale è stato consegnato appena undici giorni prima che il professore lasciasse il laboratorio. Sasaki lo ha definito un sentito regalo di pensionamento.

Il materiale, per cui è stata depositata una domanda di brevetto, è sintetizzabile con relativa facilità e da materie prime economiche. Le applicazioni potenziali spaziano dalla fotocatalisi solare alla purificazione dell’aria negli ambienti chiusi, fino alla stampa 3D a bassa intensità luminosa. Dopo quattordici anni di lavoro, quello che era partito come un’intuizione è diventato qualcosa di concreto e potenzialmente rivoluzionario per le tecnologie alimentate dal sole.

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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.

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