Un cristallo di cuprato, un materiale a base di rame studiato per la sua capacità di diventare superconduttore, non è uniforme come si pensava: al suo interno è formato da regioni con disposizioni atomiche leggermente diverse. I confini tra queste zone sono centinaia di volte più ampi del previsto e potrebbero ostacolare il passaggio della corrente senza resistenza. La scoperta mette in discussione un’ipotesi alla base di circa quarant’anni di ricerche sui superconduttori a base di rame.
I cuprati possono condurre elettricità senza resistenza a temperature relativamente alte rispetto a quelle richieste da altri superconduttori, anche se restano molto basse. Capire come funzionano è importante per sviluppare possibili applicazioni, tra cui reti elettriche, scanner medici, computer quantistici e magneti più potenti di quelli oggi disponibili. La ricerca sui cuprati si inserisce nel più ampio studio dei materiali superconduttori.
La ricerca è stata condotta dal Dipartimento di Chimica dell’Università di Warwick in collaborazione con l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), in Francia. Il gruppo ha esaminato il cristallo con la diffrazione a raggi X tridimensionale a scansione: una tecnica che, in modo simile a una TAC, permette di ricostruire la struttura interna, ma mappando la disposizione degli atomi. Per la prima volta, i ricercatori hanno ottenuto un’immagine tridimensionale delle zone più profonde del materiale e individuato variazioni strutturali in tutto il suo volume. Lo studio è stato pubblicato il 17 settembre 2026 su Physical Review Letters.
Professor Mark Senn / University of Warwick
L’analisi è stata resa possibile da un aggiornamento dell’ESRF costato 150 milioni di euro. Secondo i ricercatori, la tecnica potrebbe essere usata anche per studiare altri materiali e capire meglio come la loro struttura interna ne influenzi le proprietà.
Il gruppo ritiene che questa complessità nascosta possa essere comune ai cuprati e forse presente anche in materiali affini, studiati per la superconduttività a pressioni estreme. Tuttavia, la possibilità che i confini interni frenino la superconduttività è un’interpretazione dei risultati, non una conclusione valida per tutti i materiali della famiglia.
«Da quarant’anni si presume che questi materiali siano uniformi in ogni loro parte, e quasi tutta la teoria si basa su questa rappresentazione. Abbiamo dimostrato che non è così. Il cristallo è fondamentalmente un mosaico, con una struttura disomogenea e regioni di confine insolitamente ampie, che probabilmente ostacolano la superconduttività anziché limitarsi a coesistere con essa», ha dichiarato Mark Senn, professore del Dipartimento di Chimica dell’Università di Warwick e responsabile dello studio.
«Questo potrebbe spiegare perché alcuni materiali funzionano meglio di altri e significa che sarà necessario reinterpretare alcune misurazioni già effettuate su campioni massivi e sviluppare modelli teorici futuri che tengano conto di questa complessità strutturale», ha aggiunto Senn.
Lo studio, intitolato «Giant Domain Walls and Intrinsic Heterogeneity in 214 Cuprate Superconductors», è firmato da Evie Ladbrook, Jon P. Wright e Mark S. Senn. DOI: 10.1103/r62x-kt5j. Google · Google News
Fonte: scitechdaily.com
