La corsa alla scoperta di materiali superconduttivi a temperatura ambiente è un’avventura scientifica che rasenta la fantascienza. Nel cuore di questa odissea c’è LK-99, un materiale di cui si è parlato tanto negli ultimi tempi: seppur circondato da un’aura di mistero, continua a solleticare l’immaginazione dei ricercatori.
La recente pubblicazione di un paper preliminare su Arxiv ha riacceso i riflettori su questo enigmatico materiale, promettendo un potenziale inaspettato. Anche stavolta, ovviamente, tra la promessa teorica e la realizzazione pratica si cela un abisso di sfide e incognite. La “telenovela”, però, è sempre più intrigante.
LK-99, manca ancora la parola “fine”
LK-99, o apatite al piombo drogata al rame, ha avuto gli onori della cronaca per un bel po’. Il materiale, al centro di ferventi discussioni e intense ricerche, è stato annunciato come un superconduttore a temperatura ambiente. Nessun laboratorio mondiale, tuttavia, è riuscito a sintetizzare un materiale che riproducesse i risultati ottenuti dai ricercatori che hanno annunciato la scoperta.
Nonostante una certa rassegnazione, comunque, un recente articolo pre-pubblicato su Arxiv ha riacceso le speranze, esplorando, attraverso simulazioni di meccanica quantistica, i possibili sentieri che potrebbero condurre LK-99 verso la superconduttività. Ma perché è così importante?
Il fascino inesauribile della superconduttività a temperatura ambiente
La superconduttività a temperatura ambiente è una sorta di “Santo Graal” nel campo della fisica dei materiali. Un materiale superconduttore del genere può condurre elettricità senza resistenza, un fenomeno che potrebbe rivoluzionare innumerevoli settori, dall’energia all’elettronica, fino alla medicina. Ma, come ogni Graal che si rispetti, il cammino verso la sua scoperta è lastricato di enigmi.
LK-99, tra teoria e realtà
Perché nessuno ha riprodotto i risultati dei laboratori asiatici? E perché è ancora possibile che questo materiale possa avere le proprietà vantate?
Anzitutto, per una questione legata alla sua stessa sintesi. Il processo di “realizzazione” di LK-99 è stato descritto dai ricercatori in modo disordinato, attraverso una documentazione originale carente. Questo ha portato a diverse versioni di materiale dalla “ricetta” originale.
Si, ma alla fine LK-99 è superconduttivo a temperatura ambiente oppure no?
In certi campioni, arrangiamenti ad alta simmetria delle particelle fondamentali lasciano spazio perché gli elettroni possano scorazzare liberi e senza resistenza, usualmente accoppiandosi in quelle che vengono chiamate “Coppie di Cooper“. In altri, queste regioni simmetriche sono intercalate con zone a bassa simmetria non superconduttive. Queste ultime creano barriere al libero movimento degli elettroni, che perdendo energia sotto forma di calore, ricadono nel comportamento semiconduttivo tipico di materiali come il silicio.
In altri termini, LK-99 potrebbe essere superconduttivo a temperatura ambiente solo ottenendo precise condizioni nella sua struttura. E al momento, non riuscendo alcun esperimento ad ottenere tali condizioni, il materiale è ritenuto non idoneo.
Alla ricerca della simmetria
Gli autori dell’ultimo studio, Jun Li e Qi An della Iowa State University negli USA, suggeriscono che la sintesi di campioni LK-99 prevalentemente in fase ad alta simmetria potrebbe aprire la via alla realizzazione di superconduttori a temperatura ambiente e pressione atmosferica. Eccovi il link, se vi va di approfondirlo.
Un’idea affascinante che, però, sottolinea una sfida sostanziale: la comprensione e il controllo del processo di sintesi. Teoricamente, la superconduttività a temperatura ambiente sembra a portata di mano, ma praticamente, il processo di sintesi attuale (e la superconduttività in sé) potrebbe essere ancora troppo poco compreso per poter concepire metodi per migliorare la resa, aumentando la quantità di apatite di piombo drogata con rame utile.
La strada verso la superconduttività del LK-99 è ancora lunga e incerta, ma l’impressione è che questo “ping pong” di notizie non sia fine a sé stesso. Anche se il LK-99 dovesse rivelarsi un vicolo cieco, il viaggio di scoperta continuerà, e magari anche questi studi saranno utili al traguardo finale.
