La nuova era dei superconduttori a base di ferro
Successivamente alla scoperta del 2008, relativa ai superconduttori con materiali a base di ferro, gli scienziati hanno scoperto una seconda classe di materiali che presentano il fenomeno quantistico macroscopico della superconduttività ad alta temperatura. La strada per la superconduttività a temperatura ambiente sembrava aprirsi grazie alla possibilità di confrontare questi con i famosi superconduttori cuprati. Gli scienziati europei e giapponesi si sono riuniti nel progetto SUPER-IRON(si apre in una nuova finestra) (Exploring the potential of iron-based superconductors), finanziato dall’UE, per sviluppare una tabella di marcia con lo scopo di sfruttare i FeSC nelle applicazioni di potenza. I FeSC sembrano mostrare diversi vantaggi, tra cui una minore sensibilità ai difetti di trasmissione di corrente attraverso i bordi di grano, rispetto ai tradizionali superconduttori ad alta temperatura. Un ampio lavoro è stato dedicato alla preparazione dei FeSC come cristalli singoli, policristalli, fili e film sottili. Il lavoro relativo al cristallo singolo ha portato a tecniche di sintesi ottimizzate per materiali policristallini con proprietà superconduttive migliorate. I ricercatori hanno compiuto progressi significativi nella fabbricazione di fili e film sottili, con i risultati più interessanti ottenuti per i substrati in fluoruro di calcio (CaF2). Il team SUPER-IRON ha confermato la notevole modulabilità delle proprietà superconduttive dei film sottili di calcogenuri di ferro Fe(Te,Se) su CaF2, mediante drogaggio controllato con precisione e attraverso l’introduzione di difetti da irraggiamento neutronico. Il team ha inoltre preparato i primi fili superconduttori a base di ferro e arsenico con il metodo ex situ PIT (power in tube). Lo studio del comportamento dei materiali ai bordi di grano è fondamentale per il loro potenziale impiego nelle applicazioni di potenza. I ricercatori hanno applicato tecniche sia sperimentali che teoriche, ottenendo molti risultati interessanti. I sottili film di biocristallo, prodotti su vari substrati, hanno dimostrato un migliore accoppiamento tra grani rispetto ai semiconduttori cuprati, e hanno superato tutti i criteri di valutazione per le applicazioni di potenza. La ricerca avviata nell’ambito del progetto SUPER-IRON proseguirà con i risultati degli strumenti teorici sviluppati per predire le proprietà superconduttive di diversi materiali. I ricercatori sperano di ottenere nuove informazioni circa il modo in cui gli elettroni si accoppiano e conducono elettricità senza dissipazione, al fine di applicare tale conoscenza per i superconduttori cuprati. I risultati sperimentali e i modelli teorici dovrebbero fornire le risposte alle domande che rimangono aperte per quanto riguarda i convenzionali superconduttori cuprati ad alta temperatura. Il progetto SUPER-IRON riguarda la ricerca, dunque non è stato previsto lo sfruttamento immediato dei suoi risultati, ma sussistono le basi per lo sviluppo futuro di una tabella di marcia per l’utilizzo degli FeSC nelle applicazioni di potenza.
