L'elettricità ha trasformato il mondo rendendo possibili molte innovazioni, come nuovi elettrodomestici e comunicazioni più veloci. I superconduttori potrebbero rivoluzionare di nuovo tutto: if only physicists could figure out how to make them practical.
La superconductivity
It occurs when a material stops resisting an electric current. In other words, it is frictionless electricity. Materials that facilitate this easy, resistance-free flow are called superconductors.
Il 5% dell'elettricità generata nei paesi più industrializzati viene sprecata in trasmissione e distribuzione, con un costo per i consumatori di decine di miliardi di euro ogni anno.
Electricity
Viene generata quando gli elettroni fluiscono da un atomo all'altro. In questo momento, la vita quotidiana è alimentata dall'elettricità che deve superare molte resistenze. Questa resistenza fa sì che i conduttori tipici, come i cavi in rame, perdano energia ogni volta che un elettrone si muove. Questa inefficienza si presenta sotto forma di calore rilasciato.
This resistance is to blame if your laptop overheats, your batteries run out and your light bulbs burn out.
Ma se usassimo superconduttori (materiali che non perdono energia quando gli elettroni si muovono), tutti i nostri dispositivi elettrici (e le intere reti elettriche) avrebbero un serio aggiornamento dell'efficienza.
Superconductors, wonders on the rocks
In fact, we already have superconductors today. Most of them are used to power body scanners in hospitals, such as MRIs.
But today superconductivity depends on cooling the material to extremely low temperatures, most of the time to freezing. For obvious reasons, this would certainly not be practical for cell phones or personal computers.
Hot stuff
If we want to unlock the widespread commercial potential of superconductors, we will have to raise the temperature. For decades, scientists have been looking for superconductivity at room temperature.
Alla fine dell'anno scorso, l'hanno trovata.
Nell'ottobre 2020, gli scienziati dell'Università di Rochester announced to have reached superconductivity at only 10 ° C, in a material composed of hydrogen, sulfur and carbon.
Previously, the highest temperature for superconductivity was -13 ° C in 2018.
"Tra 10, 15 anni, probabilmente vedremo un mondo diverso."
In soli due anni, la scienza è passata dall'operare con una temperatura a rischio di ipotermia a una bella e mite giornata autunnale.
Ranga Dias, l'ingegnere meccanico che ha guidato la ricerca, pensa che questo sia stato un punto di svolta.
This can truly turn the whole world upside down in terms of technology. This is why so many researchers are putting all their effort into making it a reality. In 10, 15 years we will probably see a different world.
Ranga Dias
What's missing to do?
Raggiungere la superconduttività a temperatura ambiente è un'impresa enorme, ma c'è un problema, che è grande quasi quanto il problema della temperatura.
To make the superconductors work at such high temperatures, Dias and his team had to apply pressure, a lot of pressure. They had to squeeze the material at 267 gigapascals - more than 2 million times the Earth's atmospheric pressure.
"La gente parla da sempre di superconduttività a temperatura ambiente", dice Chris Pickard, uno scienziato dei materiali presso l'Università di Cambridge. "Potrebbero non aver apprezzato molto il fatto che quando è successo, lo abbiamo fatto a pressioni così elevate".
This high pressure requirement will keep the superconductors at room temperature still in the lab for now.
The future of superconductors
With the temperature issue sorted out, scientists are looking for superconductors capable of operating even at ambient pressure.
Finding superconductors of this type would open up many commercial options that at the moment seem like only a dream: MRI could become more powerful and help doctors diagnose diseases earlier. Quantum computers would reach the mass market: all of our electrical devices would become faster and longer-lived.
Scientists use computer calculations to guide their research. These calculations help determine the structure and properties of the material they are looking for.
Paul Chu, direttore fondatore e capo scienziato del Texas Center for Superconductivity presso l'Università di Houston, crede nell'enorme potenziale di questa tecnologia. E ha ragione.
