Uno scudo per i superconduttori
Le prospettive commerciali per il nuovo superconduttore magnesio diboride hanno avuto un'impennata con la realizzazione, da parte del gruppo di ricercatori che l'ha messo a punto, di pellicole e cavi capaci di trasportare grandi quantità di corrente. Questo fatto ha contribuito a dissipare almeno in parte le iniziali paure che il nuovo materiale non fosse adatto ad essere utilizzato nelle applicazioni pratiche.
Un superconduttore è capace di trasportare corrente elettrica senza opporre resistenza, riducendo cosଠdrasticamente la perdita di potenza nelle trasmissioni. In condizioni normali, come nel caso dei cavi metallici, l'energia viene dissipata in calore della resistenza del materiale.
Molti superconduttori mostrano le loro proprietà a temperature molto basse. Quando il team giapponese ha scoperto il nuovo e sorprendente superconduttore, il magnesio diboride, i fisici hanno riposto in questo molta fiducia, motivati dai suoi bassi costi di produzione e dalla temperatura relativamente alta alla quale il materiale mostra le sue straordinarie capacità di conduzione: -234 °C (39 K).
Ma il magnesio diboride ha un grosso punto debole. I campi magnetici interrompono la superconduttività - e nel magnesio diboride questo avviene in maniera più accentuata. Dal momento che molte applicazioni dei superconduttori implicano l'esposizione a campi magnetici, questa caratteristica si rivela un vero handicap.
Un campo magnetico è in grado non solo di impedire la superconduttività di un materiale, ma anche di ridurre la sua portata massima di corrente.
Chang-Beom Eom dell'Università del Wisconsin, a Madison, e i suoi collaboratori hanno inavvertitamente aggiunto un po' d'ossigeno ad alcuni dei campioni di magnesio diboride, e hanno scoperto che questo rendeva il materiale più resistente al magnetismo. Una sottile pellicola del materiale contenente una maggiore quantità d'ossigeno è in grado di mantenere la superconduttività anche all'interno di campi magnetici potenti. Inoltre il materiale cosଠpreparato era in grado di sostenere un maggior flusso di corrente.
David Caplin e i suoi collaboratori dell'Imperial College di London, nel Regno Unito, sono riusciti ad aumentare la soglia critica di corrente conducibile bombardando il magnesio diboride con un raggio di ioni, un flusso di cariche positive di atomi d'idrogeno. Come delle palle di cannone che colpiscono il muro di un castello, questi ioni disgregano la regolare struttura del cristallo. L'azione di un campo magnetico esterno viene in questo caso ostacolata dalle irregolarità della struttura, ed in tal modo la sua influenza sul materiale superconduttore ne risulta ridotta.
Sungho Jin e i suoi collaboratori della Lucent Technologies, nel New Jersey, hanno invece concentrato i propri studi sul modo di utilizzare il nuovo materiale per costruire cavi con capacità di superconduzione. Ma il materiale è rigido e fragile, e non è possibile plasmarlo in cavi come si fa per un metallo duttile.
Spesso materiali superconduttori fragili vengono incapsulati sotto forma di polveri in tubi di metallo appiattiti in nastri. Per il magnesio diboride questo tipo di approccio risulta complicato dal fatto che il magnesio fa reazione con molti metalli comuni, come il rame o il nichel.
Il gruppo di Jin ha risolto il problema incapsulando il materiale in tubi rivestiti di ferro. Il risultato è stato un cavo di conduttore con una portata molto simile a quella del materiale puro; tali caratteristiche non muterebbero persino se un po' di ferro si mischiasse al superconduttore.
La costruzione di cavi di questo materiale e la possibilità di schermare il superconduttore dai campi magnetici renderebbe queste scoperte utilizzabili in concreto.
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