I materiali superconduttori ad alta temperatura di transizione (SAT) hanno suscitato un grande interesse fin dalla loro scoperta che è avvenuta verso la metà degli anni ’80. Le caratteristiche che li rendono così particolari sono: la capacità di trasportare elevate correnti senza dissipazione tipica dei materiali superconduttori, la temperatura di transizione è superiore a quella dell'azoto liquido (77 K).

Per cui tali materiali sono vantaggiosi anche rispetto ai superconduttori tradizionali, a base di niobio, che richiedono complessi raffreddamenti alla temperatura dell'elio liquido, basti pensare che la maggior parte dei metalli possono trasformarsi in superconduttori, ma soltanto se vengono raffreddati fino ad approssimarsi di circa un grado allo zero assoluto (meno 273°C), il che rende poco pratico utilizzarli per la tecnologia di generazione e trasmissione di energia.

Uno dei più promettenti, tra i superconduttori ad alta temperatura, è l'ossido di ittrio bario rame (Ybco), scoperto nel 1987, con una temperatura di transizione di meno 180°C, ma se attraverso un superconduttore si fa passare troppa corrente, il materiale perde la sua superconduttività ed il punto in cui avviene questo blocco è noto come «corrente critica».

Dato che questi materiali sono mosaici composti di minuscoli granuli cristallini, e il flusso della corrente viene bloccato dal passaggio attraverso i “confini” tra un granulo e quello adiacente, i materiali ad alta temperatura non hanno un punto di corrente critica sufficientemente elevato per le applicazioni relative all'energia.

Ora scienziati del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, guidati dal fisico Yimei Zhusono, sono riusciti ad aumentare di molto la corrente trasportabile dai cavi realizzati con superconduttori ad alta temperatura. Nell'Ybco non sono elettroni ma gli spazi fra gli elettroni che agiscono come particelle a carica positiva, gli spazi sono più scarsi sui bordi dei granuli, che quindi trattengono la corrente.

I ricercatori hanno trovato il mondo di riempire di buchi i bordi dei granuli. Un modo per aggiungere buchi all'Ybco consiste nel “drogarlo” con minime quantità di calcio. Da un confronto si è visto che il drogaggio con il calcio fa rimpicciolire queste regioni, sia in larghezza sia in lunghezza, aumentando la corrente del 35 %. Questi risultati sono stati pubblicati dalla rivista “Physical Review Letters”.

Istituzione scientifica citata nell'articolo:

Brookhaven National Laboratory