Nel mondo dei materiali, cristalli e vetri sono agli antipodi per quanto riguarda la conduzione del calore: i primi tendono a condurre meno con l’aumentare della temperatura, i secondi di più, ma cosa accadrebbe se esistesse un materiale che, pur trovandosi a metà strada tra i due, riuscisse a mantenere costante la propria conducibilità termica?
La risposta su questo materiale arriva da un gruppo di ricerca internazionale guidato da Michele Simoncelli, assistant professor alla Columbia University, insieme a Nicola Marzari del Politecnico federale di Losanna e Francesco Mauri dell’Università La Sapienza di Roma e utilizzando un approccio basato sui primi principi della meccanica quantistica e algoritmi di intelligenza artificiale, i ricercatori hanno previsto l’esistenza di un materiale dalle proprietà termiche ibride.
Il materiale in questione non è stato creato in laboratorio, ma ritrovato nei meteoriti. In particolare, si tratta della tridimite, una forma particolare di biossido di silicio (SiO₂) già descritta negli anni ’60 come tipica dei corpi celesti.
La tridimite analizzata proviene da un meteorite caduto nel 1724 a Steinbach, in Germania, conservato al Museo Nazionale di Storia Naturale di Parigi. Il campione è stato sottoposto a test sperimentali da un team della Sorbona, guidato da Etienne Balan, Daniele Fournier e Massimiliano Marangolo.
Conducibilità termica costante: un materiale davvero unico
I risultati, pubblicati su PNAS l’11 luglio 2025, confermano una predizione audace: la tridimite meteoritica ha una struttura atomica intermedia tra quella ordinata dei cristalli e quella amorfa dei vetri, e la sua conducibilità termica rimane invariata nell’intervallo di temperatura compreso tra 80 K e 380 K.
Un comportamento anomalo che ricorda l’effetto invar, per il quale nel 1920 fu assegnato il Premio Nobel per la Fisica.
Questa scoperta rappresenta una nuova classe di materiali: gli ibridi cristallo-vetro, i quali potrebbero rivoluzionare il modo in cui gestiamo il calore nei dispositivi elettronici, nelle schermature termiche aerospaziali e soprattutto in ambiti industriali ad alto consumo energetico.
Applicazioni concrete del nuovo materiale: dalla siderurgia all’esplorazione spaziale
Uno degli ambiti più promettenti? La produzione dell’acciaio, che oggi è tra i principali responsabili delle emissioni di CO₂ nel mondo. Ogni chilo di acciaio prodotto emette circa 1,3 kg di anidride carbonica. I ricercatori ipotizzano che materiali derivati dalla tridimite possano formarsi spontaneamente in decenni all’interno dei mattoni refrattari dei forni industriali, suggerendo una possibile via per migliorare l’efficienza e abbattere l’impatto ambientale del settore siderurgico.
Ma non solo: il fatto che la tridimite sia stata ritrovata su Marte apre nuove prospettive nella progettazione di materiali per missioni spaziali, dove la gestione del calore è una questione di vita o di morte, specie in ambienti a forti escursioni termiche.
IA e fisica quantistica: un nuovo paradigma nella progettazione dei materiali
Per arrivare a questo risultato, il gruppo di Simoncelli ha utilizzato un mix di meccanica quantistica e tecniche di machine learning, superando i limiti computazionali dei modelli tradizionali; il metodo permette di simulare con estrema precisione il comportamento degli atomi e delle eccitazioni termiche, aprendo la strada alla progettazione di materiali con proprietà su misura, già a livello teorico.
Il lavoro rientra in un progetto più ampio portato avanti dal gruppo di ricerca di Simoncelli, che si fonda su tre pilastri:
- formulazione di teorie quantistiche per predire fenomeni osservabili;
- sviluppo di simulazioni AI per previsioni accurate;
- applicazione industriale per la scoperta di nuovi materiali funzionali.
In conclusione
La tridimite meteoritica non è solo una curiosità geologica: è un esempio concreto di come le teorie quantistiche unite all’IA possano portare a scoperte con impatto industriale, ambientale e persino planetario; un ponte tra passato cosmico e futuro tecnologico, inciso in una pietra venuta dallo spazio.
