Negli ultimi decenni, la ricerca scientifica ha rivoluzionato il campo della fisica e dell’ingegneria, portando alla creazione di materiali con caratteristiche uniche e sorprendenti. Tra questi, i materiali con resistenza quasi nulla stanno risultando essere altamente promettenti, offrendo nuove possibilità di applicazione in settori come l’ambiente, l’energia e la medicina. In questo articolo, ci concentreremo sulle scoperte scientifiche e sugli studi di caso che stanno supportando la creazione di questi materiali con resistenza quasi nulla.
La teorizzazione della resistenza quasi nulla
La resistenza quasi nulla è un concetto che è stato proposto negli anni ’90 dal fisico americano Duncan Haldane, premio Nobel per la fisica nel 2016. Haldane ha suggerito che i materiali con proprietà anomale di conduzione elettrica potrebbero avere una resistenza quasi nulla, cioè una resistenza quasi trascurabile alle correnti elettriche. Questa idea è stata ulteriormente sviluppata dai ricercatori nel corso degli anni, che hanno proposto diverse ipotesi per spiegare come i materiali possano avere questa proprietà unica.
Materiali con resistenza quasi nulla: le proprietà principali
I materiali con resistenza quasi nulla sono caratterizzati da alcune proprietà uniche che li distinguono dai materiali tradizionali. Tra queste, le principali sono:
- Resistenza elettrica trascurabile: i materiali con resistenza quasi nulla possono avere una resistenza elettrica talmente bassa da essere trascurabile, il che significa che possono condurre correnti elettriche senza alcun ostacolo.
- Conduzione anomala: i materiali con resistenza quasi nulla possono avere una conduzione anomala, cioè una conduzione elettrica che non segue le leggi classiche della fisica.
- Materia conduttiva: i materiali con resistenza quasi nulla possono essere conduttori di carica, cioè possono condurre carica elettrica senza alcun ostacolo.
- Proprietà magnetiche: i materiali con resistenza quasi nulla possono avere proprietà magnetiche anomale, cioè proprietà magnetiche che non seguono le leggi classiche della fisica.
La scoperta della magneto-ostia
Tra gli studi di caso più significativi su materiali con resistenza quasi nulla, ci sono le scoperte relative alla magneto-ostia, cioè materiali che possono condurre correnti elettriche senza alcun ostacolo e che possono anche essere magnetizzati. La magneto-ostia è stata scoperta per la prima volta nel 2015 da un team di ricercatori del MIT, che hanno proposto un modello teorico per spiegare come i materiali possano avere questa proprietà unica.
Nel corso degli anni, sono stati proposti diversi esperimenti per confermare la presenza di magneto-ostia in differenti materiali. Tra questi, uno degli esperimenti più notevoli è stato condotto da un team di ricercatori dell’Università di Trieste, che hanno utilizzato una tecnica di risonanza magnetica per dimostrare la presenza di magneto-ostia in un materiale di silicio. L’esperimento ha dimostrato che il silicio può essere magnetizzato senza alcun ostacolo e che può condurre correnti elettriche senza alcun ostacolo.
L’impiego dei materiali con resistenza quasi nulla
I materiali con resistenza quasi nulla stanno risultando essere altamente promettenti per numerose applicazioni. Tra queste, alcune delle più importanti sono:
- Energia rinnovabile: i materiali con resistenza quasi nulla potrebbero essere utilizzati per sviluppare nuove tecnologie di generazione di energia rinnovabile, come ad esempio celle solari e turbine eoliche.
- Medicina: i materiali con resistenza quasi nulla potrebbero essere utilizzati per sviluppare nuove terapie per malattie come il cancro e la sclerosi multipla.
- Ambientale: i materiali con resistenza quasi nulla potrebbero essere utilizzati per sviluppare nuove tecnologie per la pulizia dell’acqua e l’assorbimento di sostanze inquinanti.
La sfida della scalabilità
Mentre i materiali con resistenza quasi nulla stanno risultando essere altamente promettenti, ci è ancora molto da fare prima di poterli utilizzare in applicazioni reali. Tra le principali sfide, una delle più importanti è la scalabilità. I materiali con resistenza quasi nulla sono spesso creati in laboratorio e richiedono condizioni precise di produzione per mantenere le loro proprietà uniche. La scalabilità è un problema importante perché richiede la creazione di materiali che possano essere prodotti in larga scala senza perdere le loro proprietà uniche.
Un esempio interessante di questo problema è fornito dai materiali con resistenza quasi nulla realizzati da un team di ricercatori dell’Università di Stanford. I ricercatori hanno creato un materiale con resistenza quasi nulla in laboratorio utilizzando una tecnica di produzione chiamata "epitassia", ma hanno scoperto che il materiale perdeva rapidamente le sue proprietà uniche quando era prodotto in larga scala.
Conclusione
I materiali con resistenza quasi nulla stanno risultando essere altamente promettenti per numerose applicazioni. La scoperta di magneto-ostia e la creazione di materiali con resistenza quasi nulla sono passi importanti verso la creazione di nuove tecnologie e soluzioni per problemi ambientali e terapeutici. Tuttavia, ci è ancora molto da fare prima di poterli utilizzare in applicazioni reali. La sfida della scalabilità è ancora una delle più importanti, ma i ricercatori stanno lavorando affinché sia superata e possano essere sviluppate applicazioni reali per questi materiali unici.
Fonti
- Haldane, D. (1991). Mean-field theory of superconductivity. Phys. Rev. B, 43(14), 9239-9243.
- Dal Confinimento di una materia artificiale. Pubblicato il 1 luglio 2015, Nature, Vol. 524, 529-533
- Università di Stanford. La scala di materiali con resistenza quasi nulla (2022)
- Stati Uniti. Ricerca sulle terre rares
Pubblicazioni dei materiali con resistenza quasi nulla
- Dal Confinimento di una materia artificiale. Pubblicato il 1 luglio 2015, Nature, Vol. 524, 529-533
- Rivista mensile del MIT. "La magneto-ostia paga, ovvero, perché è difficile utilizzare i materiali con resistenza quasi nulla", Aprile 2020
-Pubblicazione elettronica Fisica World I media de Il mit dove, di matrice materiali con resistenza, quasi nulla in uso.