I superconduttori sono materiali dalle proprietà uniche e straordinarie, esibite però solo a temperature molto basse (tra -139 °C e -270 °C). Per questo motivo sono poco noti e il loro uso è limitato a poche seppur importanti applicazioni, quali ad esempio la risonanza magnetica e gli acceleratori di particelle. Lo scorso anno è stato celebrato il centenario del primo materiale superconduttore: il mercurio raffreddato a 4,2 K (-269 °C). Da allora sono stati identificati nuovi superconduttori in grado di operare a temperature sempre più elevate e il record attuale è detenuto da un composto a base di mercurio e tallio con 135 K (-139 °C).
Il sogno di tutti i ricercatori è poter annunciare al mondo la formula chimica del superconduttore che non ha bisogno di essere raffreddato. Tale scoperta, oltre a conquistare il sesto premio Nobel per la Fisica riguardante la superconduttività, rivoluzionerebbe gran parte delle attuali tecnologie elettriche e magnetiche. Negli anni non sono mancati annunci di superconduttori a temperatura ambiente, che però si sono rivelati infondati una volta sottoposti alla verifica sperimentale della comunità scientifica.
L’ultimo annuncio è contenuto in un articolo di Pablo Esquinazi dell’Università di Lipsia (Germania) apparso recentemente sulla rivista scientifica Advanced Materials (Volume 24, N. 38 – 2 ottobre 2012) che, se confermato, avrebbe dell’incredibile: per ottenere il superconduttore a temperatura ambiente, è sufficiente mescolare polveri di grafite (carbonio puro) con acqua distillata per almeno 22 ore e asciugarla a 100 °C. Dalle misure di isteresi magnetica a diversi valori di temperatura e campo magnetico, Esquinazi ha rilevato in tutti i campioni analizzati un comportamento tipico dei materiali superconduttori granulari costituiti da zone superconduttive debolmente accoppiate tra di loro. In particolare, i risultati indicano la presenza di flusso magnetico quantizzato (vortici) all’interno dei campioni di grafite la cui esistenza è prevista solo nei materiali superconduttori.
I valori misurati del campo di penetrazione del flusso magnetico sono consistenti con l’esistenza di una frazione minima (circa 100 ppm) di materiale superconduttore avente Tc (temperatura critica) maggiore di 1000 K(!!). L’ipotesi è che si tratti di un composto grafite-idrogeno formatosi sulla superficie dei grani di grafite in seguito alla reazione chimica con l’acqua. Non trattandosi di un materiale superconduttivo omogeneo non è stato possibile effettuare misure di trasporto che avrebbero permesso di verificare il valore nullo della resistenza elettrica a completa conferma della scoperta.
Il team di Esquinazi indagava da tempo sulla grafite e aveva già osservato a temperature inferiori a 150 K un’altra proprietà distintiva e unica dei superconduttori: l’effetto Josephson. L’insorgenza di tale effetto, che consiste nel flusso di elettroni tra zone superconduttive separate da una barriera isolante, era, secondo gli autori, un chiaro indizio dell’esistenza di una fase superconduttiva all’interno della grafite. Nel 1996 era stato già scoperto un composto a base di carbonio, il fullerene C60 che, opportunamente drogato, è superconduttore con un valore di Tc pari a 54 K.
Ora si attende la risposta della comunità scientifica internazionale che, al momento, appare tiepida e poco propensa ad approfondire e confermare i risultati. A onor del vero, anche nel 1986, quando Müller e Bednorz dei laboratori IBM di Zurigo pubblicarono l’articolo che descriveva la scoperta di un ossido ceramico a base di lantanio che esibiva la superconduttività a una temperatura mai osservata prima, circa 35 K, (premiata con il Nobel per la Fisica nel 1987), la notizia non fece molto scalpore fino a quando il professor Chu, dell’Università di Houston, sostituendo il lantanio con l’ittrio ottenne l’YBCO che spostava il confine della superconduttività a 92 K e permetteva finalmente l’uso dell’azoto liquido come refrigerante al posto del costoso elio liquido.
Se la scoperta di Esquinazi fosse confermata, il carbonio oltre a rappresentare la nostra principale fonte di energia, attraverso i combustibili fossili, consentirebbe lo sviluppo di tecnologie di generazione, trasporto e uso dell’energia elettrica molto più efficienti e compatte di quelle attuali. Le probabilità sono poche ma la speranza è l’ultima a morire.
Nel grafico: cicli di isteresi magnetica a 300 K di un campione di grafite trattato con acqua a differenti valori di campo magnetico esterno H. Il comportamento magnetico esibito è riconducibile alla presenza di minuscole quantità di materiale superconduttivo (100 ppm) la cui composizione è ancora sconosciuta (fonte: arXiv).