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I ricercatori del CREF stanno facendo scoperte interessanti sulla superconduttività ad alta pressione

La speranza di identificare superconduttori (SC) in grado di operare a temperature prossime alla temperatura ambiente, è stata rilanciata cinque anni fa grazie alla scoperta della superconduttività in un superidruro di zolfo (SH3) a pressioni dell’ordine del Megabar. Il composto SH3 e, più tardi, il LaH10 non solo hanno stabilito record senza precedenti per la temperatura critica Tc (203 e 260K rispettivamente), ma hanno anche delineato una nuova strada per la scoperta di SC: infatti, per la prima volta in oltre un secolo, le scoperte sperimentali di nuovi superconduttori sono state anticipate da accurate previsioni teoriche.
Sviluppi cruciali nell’ambito dei metodi ab-initio per la previsione delle strutture cristalline e per la superconduttività, permettono oggi di calcolare su un computer il diagramma di fase e la Tc di molti SC convenzionali, con un’accuratezza spesso comparabile con gli esperimenti. La scoperta dell’SH3 ha dato il via ad una vera e propria corsa agli idruri (hydride rush), durante la quale sono stati predetti, e in alcuni casi sintetizzati sperimentalmente, più di 100 nuovi SC binari basati sull’idrogeno. Sebbene la scoperta di questi superidruri abbia una grande importanza per la ricerca di base, i risvolti pratici sono molto limitati, a causa delle elevate pressioni necessarie (1M bar = 106 atmosfere).
Pertanto, la sfida più pressante nel campo della superconduttività è, ad oggi, l’identificazione di materiali che presentano SC ad alta Tc 6 , ma a pressione ambiente. L’obiettivo del nuovo progetto sui superconduttori portato avanti dal CREF è precisamente la predizione di materiali con queste caratteristiche; in particolare, il problema verrà affrontato sfruttando una combinazione di metodi ab-initio (basati sulla teoria del funzionale densità) allo stato dell’arte e metodi di machine learning (Material Informatics).
Il gruppo dei ricercatori del CREF dispone di tutti gli strumenti per affrontare questa sfida, avendo una riconosciuta esperienza nei calcoli ab-initio per la previsione di SC e strutture cristalline. Negli ultimi cinque anni hanno pubblicato più di 15 articoli sulla superconduttività ad alta pressione, inclusa una invited review, e sono stati invitati a più di 10 conferenze internazionali per presentare i nostri risultati, inclusi i March Meeting dell’American Physical Society del 2020-2021.
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