Nel laboratorio della Cornell University, i fisici hanno scoperto inaspettatamente che la superconduttività nel seleniuro di ferro FeSe non dipende dal numero di elettroni, bensì da quanto è perfetto il reticolo cristallino del materiale. Questa conclusione cambia la concezione consueta dei superconduttori ad alta temperatura e apre una nuova via per il loro controllo.
Di solito, in tali materiali gli scienziati modificano il numero di elettroni — il cosiddetto drogaggio — per entrare nella «cupola» della superconduttività, dove il materiale perde resistenza a temperature relativamente elevate. Nel FeSe, tuttavia, tutto si è rivelato diverso. I ricercatori guidati da Kyle Shen hanno dimostrato che la curva di questa cupola è strettamente legata alla diffusione degli elettroni sui difetti del reticolo, e non alla concentrazione dei portatori di carica.
Immaginate le strade di una città: se le vie sono lisce e senza buche, le auto procedono veloci e senza ostacoli. Basta che compaiano avvallamenti e impedimenti — e il traffico rallenta, anche se il numero di auto non è aumentato. Così è nel cristallo di FeSe: gli elettroni «inciampano» nelle imperfezioni del reticolo, ed è proprio questo a determinare quando il materiale diventa superconduttore.
Il postdoc Paul Malinowski, primo autore del lavoro pubblicato su PNAS, spiega: «Abbiamo scoperto che la cupola in questo materiale è governata da qualcosa di completamente diverso da ciò a cui eravamo abituati. Non da quanti elettroni si aggiungono, ma dagli ostacoli che essi incontrano lungo il cammino — da quanto è perfetto o imperfetto il reticolo cristallino».
Gli sperimentatori hanno utilizzato una nuova metodologia di controllo del FeSe e hanno misurato come cambia la resistenza a diversi livelli di disordine. È emerso che un disordine minimo consente di raggiungere la massima temperatura di superconduttività, mentre la semplice variazione del numero di elettroni produce un effetto molto minore. Questo distingue il FeSe dalla maggior parte degli altri superconduttori contenenti ferro.
La scoperta è importante non solo per la fisica fondamentale. Comprendere il ruolo del disordine strutturale può aiutare a creare materiali più stabili e controllabili per le tecnologie future — dai magneti potenti ai dispositivi quantistici. Più il reticolo è pulito, più ci avviciniamo all'uso pratico della superconduttività ad alta temperatura.
