Un regolatore per la superconduttività non convenzionale

La superconduttività - un fenomeno in cui la corrente elettrica può fluire senza perdita di energia - è di grande importanza per numerose applicazioni high-tech. I superconduttori possono essere utilizzati per trasmettere elettricità su lunghe distanze senza perdite, mentre nei cavi convenzionali l'energia si perde sotto forma di calore. Consentono inoltre di produrre elettromagneti estremamente resistenti, come quelli utilizzati nei dispositivi per la risonanza magnetica, e sono utilizzati anche nei treni maglev, che viaggiano ad alta velocità senza praticamente alcun attrito.

Uno degli svantaggi principali dei superconduttori convenzionali è che funzionano solo a temperature molto basse e quindi devono essere utilizzati con sistemi di raffreddamento complessi e costosi, spesso vicini allo zero assoluto. Questa limitazione ha spinto la ricerca sui superconduttori non convenzionali, che diventano superconduttori a temperature più elevate e richiedono quindi un raffreddamento significativamente inferiore.

I superconduttori moiré sono una classe particolarmente interessante. Sono costituiti da strati di cristallo ultrasottili - di solito grafene - che vengono attorcigliati l'uno contro l'altro a un piccolo "angolo magico" definito con precisione. Questa torsione crea un motivo moiré su larga scala, che dà il nome a questi materiali. In questo schema, gli elettroni interagiscono fortemente tra loro e formano coppie mentre si muovono attraverso il materiale: una base fisica fondamentale per la superconduttività.

Recentemente è stato scoperto un nuovo superconduttore non convenzionale in strati attorcigliati di diseleniuro di tungsteno. Tuttavia, in precedenza non era chiaro come la superconduttività si generasse esattamente in questo materiale. Nel presente studio, i ricercatori dimostrano che variando in modo specifico l'angolo di torsione - cioè la rotazione relativa dei due strati - è possibile studiare come si formano i motivi moiré e allo stesso tempo controllare la facilità con cui gli elettroni si accoppiano in coppie e si muovono attraverso il cristallo.

I fisici possono ora utilizzare questo "controllore" per simulare i processi che portano alla superconduttività - un'opzione di controllo estremamente rara per i solidi. I risultati potrebbero essere trasferiti anche ad altri superconduttori non convenzionali, come i materiali a base di cuprato che diventano superconduttori a temperature relativamente più elevate. Kennes sottolinea l'importanza di vasta portata dello studio: "Ora disponiamo di una piattaforma estremamente rara che ci permette di pensare in modo specifico alla costruzione di fasi esotiche della materia con proprietà superconduttive".