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Superconduttività a temperatura ambiente dichiarata per cuprates
Quando si tratta di superconduttività, i fisici di solito richiedono tre filoni separati di prove per confermare l'affermazione. Innanzitutto, un materiale deve avere una resistenza zero. In secondo luogo, il materiale deve mostrare l'effetto Meisner riflettendo un campo magnetico esterno. Infine, questi effetti devono attivarsi a una temperatura critica specifica.
Nella maggior parte dei materiali superconduttori, la transizione alla resistenza zero e l'effetto Meisner si verificano alla stessa temperatura critica. Ma negli ultimi anni, alcuni fisici hanno trovato alcuni cuprati in cui il passaggio alla resistenza zero avviene a una temperatura inferiore rispetto all'effetto Meisner.
Quindi a basse temperature, il cuprato si comporta come un normale superconduttore. All'aumentare della temperatura, attraversa una prima transizione e perde la sua resistenza zero mantenendo l'effetto Meisner. Quindi, quando la temperatura aumenta ulteriormente, passa attraverso una seconda transizione in cui l'effetto Meisner scompare e il materiale diventa un normale conduttore. Nell'ossido di rame-ittrio-bario (YBCO) sottodrogato, la prima transizione avviene a 85K mentre la seconda a oltre 200K.
Ma poiché entrambi gli effetti sono manifestazioni di superconduttività, come può essere?
Oggi Vladimir Kresin del Lawrence Berkeley National Laboratory e Stuart Wolf dell'Università della Virginia hanno avanzato una teoria. Pensano che questi cuprati siano costituiti da due componenti con diverse temperature di transizione: il componente con la temperatura di transizione più alta forma isole in una matrice con una temperatura di transizione più bassa.
Questo spiega perché il materiale ha due temperature di transizione, dicono. Al di sotto di 85K, entrambi i componenti sono superconduttori. Ma quando la temperatura supera gli 85 K, la matrice diventa un conduttore convenzionale introducendo una resistenza finita. Tuttavia, la componente isola mantiene la sua superconduttività.
Ecco perché le misurazioni sul materiale sfuso mostrano una resistenza finita ma anche l'effetto Meisner.
La cosa interessante del componente dell'isola è che deve essere un superconduttore a temperature superiori a 200K, possibilmente fino a 250K. Questa è la temperatura ambiente.
Ciò solleva una domanda ovvia: qual è la differenza tra il componente isola e il componente matrice? Kresin e Wolf non lo sanno, ma danno un suggerimento. I superconduttori sono straordinariamente sensibili al mix di atomi di cui sono composti. La loro idea è che le isole ad alta temperatura si formino dove gli isotopi atomici cambiano sottilmente le proprietà del materiale.
Esattamente come un isotopo può farlo non è chiaro. Ma Kresin e Wolf affermano che un esperimento ha dimostrato che la sostituzione di O-18 con O-16 in un altro cuprato aumenta notevolmente la seconda temperatura di transizione.
È potenzialmente eccitante. In effetti, questi ragazzi affermano di aver scoperto un superconduttore a temperatura ambiente, sebbene uno che funzioni all'interno di un superconduttore a temperatura più bassa. Se questi materiali possono essere isolati in modo che l'effetto appaia in un materiale sfuso autonomo sarà una questione importante da indagare.
Tuttavia, questi ragazzi dovranno fare un po' più di lavoro per convincere tutti gli altri. Il campo della superconduttività è disseminato di segnalazioni di superconduttori ad alta temperatura che in seguito si sono rivelati difficili o impossibili da riprodurre. I ricercatori hanno persino un nome per questi risultati: oggetti superconduttori non identificati USO.
Alcuni anni fa, abbiamo esaminato l'affermazione di Kresin di aver trovato nanocluster di alluminio che superconducono a 200K . Da allora non abbiamo visto nulla.
Kresin e Wolf dicono che hanno in programma di fare ulteriori indagini. Se sentiremo di più da loro o da altri che hanno ripetuto il loro lavoro, sapremo che c'è qualcosa in queste affermazioni. In caso contrario, dovremo considerarlo un altro USO.
Rif: arxiv.org/abs/1109.0341 : Stato superconduttore disomogeneo e Tc intrinseca : Superconduttività a temperatura ambiente nei cuprati