Nuova stanza

La svolta potrebbe un giorno trasformare le tecnologie che utilizzano l’energia elettrica, ma viene da un team che si trova ad affrontare dei dubbi dopo un documento ritirato sui superconduttori.

Un diamante, posto in una cella a incudine di diamante al microscopio, per l'uso in esperimenti di superconduttività in un laboratorio dell'Università di Rochester guidato da Ranga P. Dias.Credit...Lauren Petracca per The New York Times

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Di Kenneth Chang

Nell'ambito del reportage di questa storia, Kenneth Chang ha visitato un laboratorio presso l'Università di Rochester a New York dove vengono studiati nuovi materiali superconduttori.

Gli scienziati hanno annunciato questa settimana un allettante progresso verso il sogno di un materiale in grado di trasportare senza sforzo l'elettricità nelle condizioni quotidiane. Una svolta del genere potrebbe trasformare quasi tutte le tecnologie che utilizzano l’energia elettrica, aprendo nuove possibilità per i telefoni, i treni a levitazione magnetica e le future centrali elettriche a fusione.

Di solito, il flusso di elettricità incontra resistenza mentre si muove attraverso i fili, quasi come una forma di attrito, e parte dell’energia viene persa sotto forma di calore. Un secolo fa, i fisici scoprirono materiali, ora chiamati superconduttori, in cui la resistenza elettrica sembrava magicamente scomparsa. Ma questi materiali perdevano la loro resistenza solo a temperature ultrafredde, il che limitava le applicazioni pratiche. Per decenni, gli scienziati hanno cercato superconduttori che funzionassero a temperatura ambiente.

L'annuncio di questa settimana è l'ultimo tentativo in questo senso, ma proviene da un team che deve affrontare un ampio scetticismo perché un articolo del 2020 che descriveva un materiale superconduttore promettente ma meno pratico è stato ritirato dopo che altri scienziati hanno messo in dubbio alcuni dati.

Il nuovo superconduttore è costituito da lutezio, un metallo delle terre rare, e idrogeno con un po' di azoto mescolato. Deve essere compresso a una pressione di 145.000 libbre per pollice quadrato prima di acquisire la sua capacità di superconduttore. Si tratta di circa 10 volte la pressione esercitata sul fondo delle fosse più profonde dell'oceano.

Ma è anche meno di un centesimo di quanto richiesto dal risultato del 2020, che era simile alle forze schiaccianti trovate a diverse migliaia di miglia di profondità all’interno della Terra. Ciò suggerisce che ulteriori indagini sul materiale potrebbero portare a un superconduttore che funziona a temperatura ambiente e alla normale pressione atmosferica di 14,7 libbre per pollice quadrato.

"Questo è l'inizio di un nuovo tipo di materiale utile per applicazioni pratiche", ha detto martedì Ranga P. Dias, professore di ingegneria meccanica e fisica all'Università di Rochester a New York, in una stanza piena di scienziati. ad un incontro dell'American Physical Society a Las Vegas.

Un resoconto più completo delle scoperte del suo team è stato pubblicato mercoledì su Nature, la stessa rivista che ha pubblicato e poi ritirato i risultati del 2020.

Il team di Rochester ha iniziato con una piccola e sottile lamina di lutezio, un metallo bianco-argenteo che è tra gli elementi delle terre rare più rari, e l'ha pressata tra due diamanti intrecciati. Un gas composto per il 99% da idrogeno e per l'1% da azoto è stato quindi pompato nella minuscola camera e pressato ad alte pressioni. Il campione è stato riscaldato durante la notte a 150 gradi Fahrenheit e dopo 24 ore la pressione è stata rilasciata.

Circa un terzo delle volte, il processo produceva il risultato desiderato: un piccolo cristallo blu vibrante. "Dopare l'azoto nell'idruro di lutezio non è così facile", ha detto il dottor Dias.

In uno dei laboratori dell'Università di Rochester utilizzati dal gruppo del Dr. Dias, Hiranya Pasan, uno studente laureato, ha dimostrato la sorprendente proprietà di cambiare tonalità del materiale durante la visita di un giornalista la scorsa settimana. Quando le viti si serrarono per aumentare la pressione, il blu si trasformò in una tinta arrossata.

"È molto rosa", ha detto il dottor Dias. Con pressioni ancora più elevate, ha detto, "va ad un colore rosso brillante".