I Frattali promettono superconduttori a temperature superiori

Il Giornale Online
11 Agosto 2010
di Anil Ananthaswamy

I SUPERCONDUTTORI potrebbero essere fatti funzionare a temperature superiori di quanto sia stato mai fatto prima, grazie alla scoperta di un materiale con una struttura interna che si comporta come un frattale. La sua struttura è anche simile al modo in cui internet e altri social networks sono connessi. Senza resistenza elettrica, i superconduttori possono condurre una grande corrente senza perdita di energia come calore. Questo li rende estremamente utili per molte applicazioni, dai treni maglev agli acceleratori di particelle. Comunque, la maggioranza dei materiali superconduttori funzionano solo a temperature vicine allo zero assoluto, benchè certi composti contenenti rame e ossigeno lavorino a poco più di 100° Kelvin.

Per meglio comprendere questi materiali, Antonio Bianconi dell'UniversitĂ  Sapienza di Roma in Italia e colleghi hanno studiato diverse forme cristalline di ossido di lantanio rame. Questo superconduce tra i 16 e i 40 gradi Kelvin se viene “dopato” con atomi extra di ossigeno, conosciuti come interstiziali. Quando il team di Bianconi ha usato la cristallografia a raggi-X per dedurre il modo in cui gli interstiziali sono disposti nei propri cristalli, è emerso uno schema (vedi figura). Lo schema era lo stesso sia che la struttura venisse esaminata in scala millimetrica o micrometrica – si comportava come un frattale (Nature: http://dx.doi.org/10.1038/nature09260 DOI: 10.1038/nature09260). “E' un risultato completamente inatteso”, dice Bianconi.

La loro analisi ha anche rivelato che il superconduttore è una rete “scale-free”, ovvero la sua struttura obbedisce alla stessa matematica che si può usare per descrivere connessioni nella rete internet e in alcuni social networks. “Lo trovo chiaramente misterioso”, dice il fisico della materia condensata Jan Zaanen della Leiden University nei Paesi Bassi. “Ci dice qualcosa di molto profondo”. I ricercatori hanno anche scoperto che maggiore è la scala di lunghezza in cui lo schema persiste – o piĂą completa è la sua “frattalitĂ ” – e superiore diviene la massima temperatura alla quale i cristallo potrebbe supercondurre. Bianconi ipotizza che la distribuzione scale-free dell'ossigeno interstiziale aiuti a preservare la “coerenza quantistica” degli elettroni nel cristallo. Si pensa che la superconduttivitĂ  dipenda da questa proprietĂ , che si perde con l'innalzarsi della temperatura. Ingegnerizzare superconduttori per incrementare la loro frattalitĂ  potrebbe portare a materiali che funzionano a temperature superiori, aggiunge, facilitandone l'utilizzo per applicazioni pratiche.

Immagine: Nicola Poccia

Fonte: http://www.newscientist.com/article/mg20727733.800-whats-this-fractal-doing-in-my-superconductor.html
Tradotto da Richard per Altrogiornale.org
Altrogiornale.org agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation