Un solvente diventa superconduttore

A temperatura ambiente è liquido, incolore e dall’odore sgradevole, ma, se congelato e compresso fortemente, il solfuro di carbonio (CS2) si trasforma, come una specie di ‘superman dei materiali’, in un potente superconduttore. È quanto hanno ottenuto i ricercatori della Washington State University insieme ad altri istituti di ricerca, tra cui la Carnegie Institution di Washington e il Japan Synchrotron Radiation Research Institute del Giappone. Lo studio, basato su un largo numero di esperimenti e su oltre due dozzine di campioni, è stato pubblicato su Pnas.

In generale, i superconduttori sono materiali che, al di sotto di una certa temperatura critica caratteristica, assumono una resistenza nulla al passaggio di corrente elettrica e se immersi in un campo magnetico lo espellono. Le loro applicazioni sono rivoluzionarie e riguardano diversi settori, tra cui la realizzazione di supermagneti, la trasmissione dell’energia e la propulsione dei veicoli.

I metalli e le leghe mostrano spesso proprietà di supercoduzione, mentre in questo caso il composto è un materiale non metallico utilizzato come solvente. Tipicamente, però, le molecole dei composti non metallici sono tre volte più lontane rispetto alle molecole metalliche. “Abbiamo compresso e congelato opportunamente il materiale”, spiega Choong-Shik Yoo, professore alla Washington State University, “a una pressione di 50.000 atmosfere – equivalente a quella che si trova a 600 miglia all’interno della Terra – e ad una temperatura di 6,5 gradi Kelvin”, cioè di circa -266 °C. La struttura locale del composto cambia, passando da una configurazione tetraedrica a una configurazione ottaedrica, come emerge dallo studio. Inoltre, questi valori di pressione e temperatura non solo avvicinano le molecole, ma riarrangiano la struttura reticolare: così le naturali vibrazioni molecolari favoriscono un moto degli elettroni tale che il materiale diventi un superconduttore a resistenza nulla.

Simili materiali ‘non convenzionali’, il cui peso atomico generalmente inferiore fa sì che le molecole vibrino a frequenze più alte, diventano superconduttori anche a temperature maggiori. “Questa ricerca fornisce una strada per essere più abili nel loro sviluppo, comprendendo le proprietà fondamentali che li guidano”, conclude Yoo, che già tre anni fa ha utilizzato pressioni elevatissime per trasformare un cristallo bianco in una “super batteria“, da lui definita “la forma più condensata di un accumulo di energia al di fuori di quella nucleare”.

Riferimenti: Pnas doi:10.1073/pnas.1305129110

Credits immagine: elibrody/Flickr