Credits: Terrones / PNAS

Introduzione

La possibilità di ottenere la superconduttività a temperatura ambiente ha fatto un piccolo passo avanti con una recente scoperta di un team di fisici e scienziati dei materiali della Penn State.

Un fenomeno mai osservato prima

La sorprendente scoperta ha comportato la stratificazione di un materiale bidimensionale chiamato solfuro di molibdeno con un altro materiale chiamato carburo di molibdeno. Il carburo di molibdeno è un noto superconduttore – gli elettroni possono fluire attraverso il materiale senza alcuna resistenza. Anche i migliori metalli, come l’argento o il rame, perdono energia attraverso il calore. Questa perdita rende più difficoltosa la trasmissione a lunga distanza dell’elettricità.

La superconduttività si verifica a temperature molto basse, vicino allo zero assoluto o allo 0 Kelvin“, ha detto Mauricio Terrones, autore dell’articolo pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences questa settimana. “La fase alfa del carburo di molibdeno è superconduttiva a 4 Kelvin“.

Quando si stratificano fasi metastabili di carburo di molibdeno con solfuro di molibdeno, la superconduttività si verifica a 6 Kelvin, un aumento del 50%. Anche se questo non è di per sé notevole – altri materiali hanno dimostrato di essere superconduttivi a temperature fino a 150 Kelvin – è stato comunque un fenomeno inaspettato che presagisce un nuovo metodo per aumentare la superconduttività a temperature più elevate in altri materiali superconduttori.

Il team ha utilizzato tecniche per creare modelli allo scopo di capire come l’effetto si sia verificato sperimentalmente.

I calcoli che utilizzano la meccanica quantistica attuata all’interno della teoria funzionale della densità, aiutato nell’interpretazione delle misurazioni sperimentali per determinare la struttura delle interfacce di carburo di molibdeno/solfuro di molibdeno“, ha detto Susan Sinnott, professoressa di scienza dei materiali e di ingegneria e capo del dipartimento. “Questo lavoro è un bell’esempio del modo in cui la sintesi dei materiali, la caratterizzazione e la modellazione dei materiali possono essere uniti per far progredire la scoperta di nuovi sistemi di materiali con proprietà uniche“.

Secondo Terrones, “Si tratta di una scoperta fondamentale, ma che nessuno credeva potesse funzionare. Stiamo osservando un fenomeno che, per quanto ne sappiamo, non è mai stato osservato prima“.

Il team continuerà ad effettuare esperimenti con materiali superconduttori con l’obiettivo di trovare un giorno combinazioni di materiali in grado di trasportare energia attraverso la rete con resistenza zero.

Credits

Oltre a Terrones e Sinnott, autori del documento PNAS, intitolato “Superconductivity enhancement in phase-engineered molybdenum carbide/sulfide vertical heterostructures”, sono dottorandi o laureati Fu Zhang, Yanfu Lu, Lavish Pabbi, Anna Binion, Tomotaroh Granzier-Nakajima, Tiany Zhang e Zhong Lin; e gli studiosi post-dottorato Kazunori Fujisawa e Yu Lei, il professor Eric Hudson e l’ex assistente alla ricerca Laura Elias, tutti della Penn State, e Wenkai Zhang e Luis Balcas della Florida State.

Il Dipartimento dell’Energia ha finanziato questa ricerca che è stata recentemente rinnovata per continuare la loro ricerca.

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