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PAESI BASSIScoperta la superconduttività unidirezionale

08.06.22 - 08:00
Realizzato il primo superconduttore unidirezionale senza campi magnetici che potrebbe rivoluzionare l’intera elettronica
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Scoperta la superconduttività unidirezionale
Realizzato il primo superconduttore unidirezionale senza campi magnetici che potrebbe rivoluzionare l’intera elettronica

Un team di ricerca della Delft University of Technology, guidato dal professore associato Mazhar Ali, ha dimostrato la superconduttività unidirezionale senza campi magnetici, qualcosa che si pensava fosse impossibile dalla scoperta della superconduttività da parte di Kamerlingh Onnes nel 1911. La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature, si basa su materiali quantistici bidimensionali e apre la strada all’informatica superconduttiva.
I superconduttori sono potenzialmente capaci di costituire un’elettronica centinaia di volte più veloce rispetto a quella odierna, nell’ordine dei terahertz, con zero perdite di energia, ovvero senza creare surriscaldamento. Ciò potrebbe inserire i superconduttori nella nostra vita quotidiana e renderebbe l’informatica anche molto più ecologica, portando a un risparmio fino al 10% di tutte le riserve energetiche del mondo occidentale. «Se il 20° secolo è stato il secolo dei semiconduttori, il 21° può diventare il secolo dei superconduttori», ha affermato il professor Ali.
Alla base di questo superconduttore unidirezionale vi è un materiale quantistico chiamato Nb3Br8, una soluzione bidimensionale formata da atomi di niobio e bromo che è stato teorizzato ospiti un dipolo elettrico netto. Producendo fogli di Nb3Br8 sempre più sottili, il team si è imbattuto in un fenomeno insolito. Il materiale, infatti, diventava sempre più conduttivo. Al fine di indagare ulteriormente, il team ha posizionato il materiale tra due superconduttori, creando una sorta di “sandwich”, e ha scoperto di aver realizzato inavvertitamente un superconduttore unidirezionale.
Quello che il gruppo di Ali ha creato è molto simile a un diodo, cioè un componente che conduce l’elettricità solo in una direzione. I diodi sono onnipresenti nell’elettronica moderna, essendo fondamentali per sostenere la logica che consente ai computer di funzionare. Eppure, i ricercatori non sanno ancora bene come funzioni questo effetto nell’oggetto che hanno realizzato, in quanto viola l’attuale comprensione di come può verificarsi la superconduttività unidirezionale, specie in assenza di un campo magnetico localizzato.
Attualmente il team ha testato il metodo di creazione di questo superconduttore unidirezionale solo a temperature estremamente basse. L’obiettivo è vedere se può funzionare a temperature superiori a 77 °K (circa -196 °C) e capire come produrre abbastanza superconduttori per realizzare un chip vero e proprio. «Per essere sicuri di avere un effetto diodo superconduttore, abbiamo effettivamente provato a commutare il diodo. Abbiamo applicato la stessa intensità di corrente in entrambe le direzioni e non abbiamo misurato alcuna resistenza in una direzione, mentre abbiamo riscontrato una resistenza reale nell’altra direzione», ha dichiarato Ali.
«Abbiamo anche misurato questo effetto applicando campi magnetici di diversa entità e abbiamo dimostrato che l’effetto era chiaramente presente con un campo pari a 0 e assente in presenza di un campo applicato. Questo è molto importante per le applicazioni tecnologiche: poiché i campi magnetici su scala nanometrica sono molto difficili da controllare e limitare, nelle applicazioni pratiche generalmente si desidera operare senza campi magnetici locali».

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