«STRANO CHE NESSUNO LO ABBIA MAI NOTATO PRIMA»

Superconduttore? Te lo dice la tavola periodica

Un team di scienziati del Moscow Institute of Physics and Technology e dello Skoltech ha ha scoperto un principio generale per il calcolo della superconduttività alle alte temperature degli idruri basandosi esclusivamente sulla disposizione dei loro elementi nella tavola di Mendeleev

Crediti: Dmitrii V. Semenok et al. /The Journal of Physical Chemistry Letters

Un uovo di colombo nella tavola periodica. Questa è l’estrema sintesi della ricerca, pubblicata su The Journal of Physical Chemistry Letters, firmata da un team di scienziati russi guidati da Artem Oganov del Moscow Institute of Physics and Technology , in collaborazione con il centro per le scienze e la teconologia Skoltech. Il tema è quello della superconduttività: un fenomeno dovuto alle proprietà di specifici materiali, in particolare di alcuni elementi metallici, composti e leghe, che in particolari condizioni presentano una brusca diminuzione della resistività allo stimolo elettrico. In particolare, il team russo si è occupato di superconduttività alle alte temperature, dove per “alte” si intende al di sopra dei -196 gradi, la temperatura dell’azoto liquido. Fra le sostanze in grado di essere superconduttori anche al “caldo”, oggi il record va al composto d’idrogeno e zolfo con formula chimica H3S, che funziona da superconduttore già alla temperatura di -70 gradi, seppure a 1,5 milioni di atmosfere: condizioni possibili solo in laboratorio.

È dunque comprensibile che la caccia a elementi e composti in grado di raggiungere la superconduttività ad alte temperature susciti molti appetiti, con ricadute e ampie prospettive per l’industria energetica, i trasporti e altri settori legati alla tecnologia. Ma come individuarli? Non essendo chiaro il collegamento fra composizione chimica e superconduttività, la ricerca, fino a oggi, ha proceduto per lo più per tentativi. Ma il nuovo studio dimostra che alcuni elementi in grado di formare composti superconduttori sono disposti secondo uno schema ben preciso nella tavola periodica

In particolare, lo studio mostra come la superconduttività si sviluppi in sostanze contenenti atomi metallici prossimi a popolare un nuovo sottoguscio elettronico. Si ritiene che questi atomi, all’interno del cristallo, diventino altamente sensibili alle posizioni degli atomi vicini, il che produrrebbe una forte interazione elettronefonone, effetto alla base della superconduttività convenzionale. Partendo da queste osservazioni, gli scienziati russi sono giunti a ipotizzare che gli idruri di attinio possano essere superconduttori alle alte temperature. Un’ipotesi poi verificata e confermata per il composto AcH16. «L’idea dell’esistenza di un legame tra la superconduttività e la tavola periodica è stata inizialmente proposta da Dmitry Semenok, uno studente del mio laboratorio», ricorda Oganov. «Il principio che ha scoperto è semplicissimo, ed è davvero sorprendente che nessuno lo avesse notato prima».

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