L’elettricità ha trasformato il mondo rendendo possibili molte innovazioni, come nuovi elettrodomestici e comunicazioni più veloci. I superconduttori potrebbero rivoluzionare di nuovo tutto: se solo i fisici riuscissero a capire come renderli pratici.
La superconduttività
Si verifica quando un materiale smette di resistere a una corrente elettrica. In altre parole, è elettricità priva di attrito. I materiali che facilitano questo flusso facile e senza resistenza sono chiamati superconduttori.
Il 5% dell’elettricità generata nei paesi più industrializzati viene sprecata in trasmissione e distribuzione, con un costo per i consumatori di decine di miliardi di euro ogni anno.
L’elettricità
Viene generata quando gli elettroni fluiscono da un atomo all’altro. In questo momento, la vita quotidiana è alimentata dall’elettricità che deve superare molte resistenze. Questa resistenza fa sì che i conduttori tipici, come i cavi in rame, perdano energia ogni volta che un elettrone si muove. Questa inefficienza si presenta sotto forma di calore rilasciato.
È colpa di questa resistenza se il vostro laptop si surriscalda, se le batterie si scaricano e se le lampadine si bruciano.
Ma se usassimo superconduttori (materiali che non perdono energia quando gli elettroni si muovono), tutti i nostri dispositivi elettrici (e le intere reti elettriche) avrebbero un serio aggiornamento dell’efficienza.
I superconduttori, meraviglie on the rocks
In realtà, oggi abbiamo già dei superconduttori. La maggior parte di loro viene utilizzata per alimentare i body scanner negli ospedali, come la risonanza magnetica.
Oggi però la superconduttività dipende dal raffreddamento del materiale a temperature estremamente basse, la maggior parte delle volte fino al congelamento. Per ovvie ragioni, questo non sarebbe certo pratico per telefoni cellulari o personal computer.
Hot stuff
Se vogliamo sbloccare il potenziale commerciale diffuso dei superconduttori, dovremo alzare la temperatura. Per decenni, gli scienziati sono stati alla ricerca della superconduttività a temperatura ambiente.
Alla fine dell’anno scorso, l’hanno trovata.
Nell’ottobre 2020, gli scienziati dell’Università di Rochester hanno annunciato di aver raggiunto la superconduttività a soli 10 ° C, in un materiale composto da idrogeno, zolfo e carbonio.
In precedenza, la temperatura più alta per la superconduttività era stata di -13° C nel 2018.
“Tra 10, 15 anni, probabilmente vedremo un mondo diverso.”
In soli due anni, la scienza è passata dall’operare con una temperatura a rischio di ipotermia a una bella e mite giornata autunnale.
Ranga Dias, l’ingegnere meccanico che ha guidato la ricerca, pensa che questo sia stato un punto di svolta.
Questo può davvero capovolgere il mondo intero in termini di tecnologia. Ecco perché così tanti ricercatori stanno mettendo tutto il loro impegno per renderlo realtà. Tra 10, 15 anni probabilmente vedremo un mondo diverso.
Ranga Dias
Cosa manca da fare?
Raggiungere la superconduttività a temperatura ambiente è un’impresa enorme, ma c’è un problema, che è grande quasi quanto il problema della temperatura.
Per far funzionare i superconduttori a temperature così elevate, Dias e il suo team hanno dovuto applicare pressione, molta pressione. Hanno dovuto spremere il materiale a 267 gigapascal: più di 2 milioni di volte la pressione atmosferica della Terra.
“La gente parla da sempre di superconduttività a temperatura ambiente”, dice Chris Pickard, uno scienziato dei materiali presso l’Università di Cambridge. “Potrebbero non aver apprezzato molto il fatto che quando è successo, lo abbiamo fatto a pressioni così elevate”.
Questo requisito di alta pressione manterrà i superconduttori a temperatura ambiente ancora in laboratorio, per ora.
Il futuro dei superconduttori
Archiviata la questione temperatura, gli scienziati sono alla ricerca di superconduttori in grado di funzionare anche a pressione ambiente.
Trovare superconduttori di questo tipo aprirebbe molte opzioni commerciali che al momento ci sembrano solo un sogno: la risonanza magnetica potrebbe diventare più potente e aiutare i medici a diagnosticare prima le malattie prima. I computer quantistici raggiungerebbero il mercato di massa: tutti i nostri dispositivi elettrici diventerebbero più veloci e più longevi.
Gli scienziati utilizzano calcoli informatici per guidare la loro ricerca. Questi calcoli aiutano a determinare la struttura e le proprietà del materiale che stanno cercando.
Paul Chu, direttore fondatore e capo scienziato del Texas Center for Superconductivity presso l’Università di Houston, crede nell’enorme potenziale di questa tecnologia. E ha ragione.
