Scoperta dei fisici russi contribuisce a creare un superconduttore "da camera"

I ricercatori americani hanno creato un superconduttore collegando lantanio e idrogeno, conserva le sue proprietà a temperature inferiori dei 13 gradi Celsius. I risultati delle prime ricerche sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters.

"La realizzazione del sogno di superconduttività "da camera", a quanto pare, è già dietro l'angolo. Recentemente il team di Viktor Struzhin ha creato una di queste sostanze, preservando le proprietà a 13 gradi di gelo" ha detto Artem Oganov, il professore del MFTI e Skoltech, che ha tenuto una lezione su "laboratorio aperto" presso la fondazione scientifica russa.

Negli ultimi anni, i fisici hanno scoperto o creato diversi tipi di superconduttori in grado di lavorare a temperature molto elevate. Nei migliori casi, hanno raggiunto gradi inferiori ai 70  Celsius, cosa quasi realizzabile in condizioni naturali. Ad esempio, queste proprietà sono state scoperte tre anni fa, da chimici russi e tedeschi riguardo il solfuro di idrogeno compresso fino a un milione di atmosfere.

Il loro aspetto ha richiesto una nuova spiegazione su come tali strutture possano trasmettere corrente senza apparenti perdite, nonostante il fatto che si "rompono" le basi della prima teoria della superconduttività, formulata alla fine degli anni 50.

Un anno fa Oganov e i suoi colleghi hanno scoperto, valutando le proprietà di vari composti di idrogeno e metalli pesanti, che tali proprietà sono composti di idrogeno e di alcuni elementi con una speciale struttura di involucri elettronici, come l'uranio, anemoni di mare, lantanio, ittrio, sodio e alcuni altri metalli.

Spinti da questa idea, gli scienziati hanno calcolato che i superconduttori hanno le proprietà di connessione delle attinie e 16 atomi di idrogeno. Come hanno dimostrato questi calcoli, una sostanza simile rimane superconduttore anche a temperature gelide dell'aria, a circa 22 gradi centigradi sotto lo zero, a condizione, che venga compressa fino a mezzo milioni di atmosfere. Allo stesso modo, come hanno scoperto più tardi, dovrebbe comportarsi lantanio, il "vicino di casa" di Anemone sulla tabella di Mendeleev. Il suo collegamento con lo stesso numero di atomi di idrogeno, in conformità con i calcoli di Oganov e della sua squadra, doveva salvare le proprietà dei superconduttori ad una temperatura inferiore dei 30 gradi Celsius e la pressione fino a due milioni di atmosfere.

Restava da risolvere "la sfida tecnica", cioè capire come è possibile comprimere il lantanio e idrogeno fino a connetterli l'uno con l'altro. Truckin e i suoi colleghi del Carnegie Science Institute di Washington, Stati Uniti, hanno affrontato questo compito creando un impianto laser speciale per questo scopo.

Come spiegano, il metallo a temperature che raggiungevano i 1500 gradi, faceva assorbire all'idrogeno elettrodi collegati ad esso per le successive misurazioni.

Dopo aver ricevuto questo composto, gli scienziati hanno iniziato a raffreddarlo e osservare quando la sua resistenza scende a zero. Si è scoperto che questo non è accade prima dei 30 gradi, ma già a meno 13 gradi Celsius. Si è capito che la composizione di questa sostanza era più vicina alla LaH12 rispetto alla LaH16.

Ciò che è interessante, è che i successivi cicli di riscaldamento e raffreddamento non hanno distrutto la superconduttività, ma in maniera interessante, hanno influenzato la temperatura di transizione, che è diventata inferiore a 15 gradi e ha raggiunto i valori previsti dall'algoritmo di Oganov.  Perché funziona così, gli scienziati ancora non sanno, la teoria non prevede che la struttura del lantanio vari durante il riscaldamento o il raffreddamento. Come sperano Struzhkin e i suoi colleghi, le successive esperienze li aiuteranno a scoprire questo mistero e scoprire altri composti di idrogeno e metalli che hanno già una vera superconduttività "da camera".