Uno studio, appena pubblicato sulla rivista Nature Communications, che vede collaborare diversi istituti italiani e internazionali, fra cui la SISSA, osserva e analizza, con una tecnica basata sull’applicazione di brevi lampi di luce, le caratteristiche di un superconduttore ad alta temperatura critica, un materiale con importanti prospettive di applicazioni tecnologiche. Oltre a offrire una spiegazione del comportamento peculiare del materiale, lo studio apre anche alla possibilità di controllare le sue caratteristiche attraverso impulsi laser.
I superconduttori sono materiali futuristici che avranno, sperabilmente, un ampio spettro di applicazioni tecnologiche nel futuro (imaging medico, trasporti…). L’uso oggi è limitato dalle temperature bassissime (prossime allo zero assoluto) necessarie al manifestarsi del fenomeno della superconduttività ma esistono alcune famiglie di questi materiali che funzionano a temperature “relativamente” alte (circa – 200° C), sulle quali l’attenzione degli scienziati si sta concentrando. Fra queste ci sono i superconduttori basati sul rame, che presentano caratteristiche molto singolari. Lo studio condotto da ricercatori della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, del laboratorio iLamp dell’Università Cattolica del Sacro Cuore (Brescia), del laboratorio T-Rex del Sincrotrone Elettra (Trieste), del Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Trieste e di altri istituti internazionali ha analizzato un fenomeno che riguarda questi materiali, noto ai ricercatori con nome di pseudogap.
“Quando il materiale viene scaldato sopra la temperatura critica, al di sotto della quale si manifesta la superconduttività”, spiega Massimo Capone ricercatore della SISSA che ha partecipato allo studio, “si mantengono alcune delle caratteristiche dello stato di superconduttività, anche se si perde quella principale. Questa condizione viene chiamata pseudogap”.
Il team che ha condotto la ricerca ha indotto la pseudogap nel materiale e poi lo ha sottoposto a brevissimi impulsi di luce laser. “Questo trattamento ha reso il superconduttore momentaneamente più ‘metallico’, uno stato che normalmente non si manifesta in questa condizione. Abbiamo poi interrotto gli impulsi e osservato come si comportava il materiale quando tornava al suo stato originale”, continua Capone. “Quello che abbiamo indotto infatti è uno stato transiente, che dura meno di un picosecondo, che abbiamo capito essere legato alle interazioni fra elettroni. Gli impulsi di luce infatti rimuovono le interazioni fra elettroni, che sono dunque più liberi di fluire, da qui lo stato metallico”.
Capone, il cui ruolo nello studio (di natura principalmente sperimentale) è stato quello di contribuire all’interpretazione dei dati raccolti, spiega che sono probabilmente proprio le interazioni fra elettroni che provocano lo stato di pseudogap.
“Oltre a offrire un quadro teorico del fenomeno, e aumentare la conoscenza su questa importante famiglia di superconduttori, il nostro studio apre anche a un’importante prospettiva sul controllo e sulla modulazione delle caratteristiche dei superconduttori con la luce laser”.
