I superconduttori sono materiali che permettono all’elettricità di scorrere senza alcuna resistenza; niente sprechi, niente calore disperso. Grazie a questa proprietà e al grafene oggi esistono tecnologie come le risonanze magnetiche (MRI) o gli acceleratori di particelle.
C’è però un problema enorme: funzionano solo a temperature vicinissime allo zero assoluto, e mantenerli così freddi è complicato e molto costoso.
Per questo la sfida più grande della fisica moderna è chiara: trovare superconduttori che funzionino a temperatura ambiente. E il MIT potrebbe aver fatto un passo decisivo.
Il grafene “twistato”: dove nasce la magia
Un team di fisici del MIT ha osservato prove concrete di superconduttività non convenzionale in un materiale chiamato magic-angle twisted trilayer graphene (MATTG); in pratica, hanno impilato tre fogli di grafene (spessi un solo atomo) ruotandoli l’uno rispetto all’altro di un angolo precisissimo. Questo piccolo “twist” cambia completamente il modo in cui gli elettroni si comportano e ha fatto nascere un nuovo campo di ricerca: la twistronica.
Questa volta, però, non ci sono solo indizi: lo studio pubblicato su Science mostra la prova più chiara finora della presenza di una superconduttività fuori dagli schemi classici.
Cosa hanno scoperto davvero? Il “gap superconduttivo” che non ti aspetti
Il team è riuscito a misurare il superconducting gap, ovvero l’energia che tiene unite le coppie di elettroni responsabili della superconduttività. È un parametro chiave: se cambia forma, cambia anche il meccanismo alla base del fenomeno.
Nei superconduttori classici, il gap è liscio e “piatto”, ma nel grafene a triplo strato twistato… no e qui il gap ha una forma a V appuntita, qualcosa che non esiste nella superconduttività tradizionale.
Tradotto in parole povere: il MATTG non si comporta come un superconduttore normale e sta usando un meccanismo diverso, potrebbe essere la strada giusta per arrivare, un giorno, alla superconduttività a temperatura ambiente.
Perché è così rivoluzionario?
Nei superconduttori convenzionali gli elettroni si accoppiano grazie alle vibrazioni del reticolo atomico (i famosi fononi); nel MATTG, invece, gli elettroni sembrano accoppiarsi da soli, spinti dalle loro interazioni interne, senza bisogno della struttura atomica.
Questo tipo di superconduttività è definita non convenzionale ed è una delle candidate principali per arrivare a tecnologie come:
- Reti elettriche senza dispersioni di energia
- Computer quantistici più stabili
- Treni a levitazione magnetica più efficienti
- Sensori medici avanzati
E adesso?
Il team del MIT non si ferma qui. Userà la stessa tecnica su altri materiali 2D e strutture twistate per cercare:
- nuovi superconduttori non convenzionali
- materiali per il quantum computing
- sistemi che funzionano a temperature sempre più alte
Come dice Pablo Jarillo-Herrero del MIT: “Capire bene un superconduttore non convenzionale potrebbe essere la chiave per progettare quello che tutti sogniamo: un superconduttore che funzioni a temperatura ambiente.”
Fonti e finanziamenti
Il progetto è stato sostenuto da istituzioni come U.S. Army Research Office, Air Force Office of Scientific Research, MIT-Samsung Semiconductor Fund, NSF, Moore Foundation e Fondazione Ramón Areces.
