Ora superconduce, ora no. E l'interruttore che spegne a comando la super-proprietà del nuovo dispositivo è un banale campo elettrico. In pratica, ciò che è stato realizzato da Andrea Caviglia e colleghi dell'Università di Ginevra è il primo transistor superconduttore. Il suo funzionamento, raccontato su Nature, rappresenta un traguardo della fisica applicata e apre la strada allo sviluppo di una nuova generazione di microchip - e quindi di computer - molto più veloce di quella attuale.
Per capire come funziona il dispositivo e perché sia ritenuto tanto promettente si deve partire da un'altra scoperta, fatta lo scorso anno dallo stesso gruppo di ricerca dell'ateneo svizzero e pubblicata su Science. In quello studio, i fisici hanno realizzato un singolo cristallo in cui due ossidi metallici (titanato di stronzio e alluminato di lantanio) si trovano separati. Tra questi due materiali, i ricercatori hanno trovato uno strato di elettroni liberi (nuvola elettronica) che a 0,3 Kelvin - cioè appena sopra lo zero assoluto - viaggiano senza alcuna resistenza. A quella temperatura, il cristallo diviene quindi un superconduttore.
Gli scienziati hanno ora scoperto il modo di spegnere e accendere la superconduttività di questo cristallo a piacere, o di modularla, semplicemente applicando un campo elettrico al punto di contatto tra i due ossidi. Il risultato è una versione superconduttiva dei transistor a effetto campo (Fet), dispositivi ben noti nella fisica applicata, in grado di passare da uno stato semiconduttore a uno isolante, e fondamentali nell'elettronica digitale (il fatto che la corrente possa passare o meno viene utilizzato come codice binario 1-0 con cui immagazzinare le informazioni).
Poiché il transistor a effetto campo è un semiconduttore, però, oppone sempre un po' di resistenza al passaggio di corrente. Questo vuol dire che la velocità a cui si possono far passare gli elettroni quando il dispositivo è “on” è limitata: aumentarla, infatti, significa sviluppare calore e oltre un certo limite questo effetto collaterale danneggia il transistor.
Un transistor superconduttore, invece, può far passare gli elettroni (e registrare informazioni) molto più velocemente, dal momento che non oppone alcuna resistenza al passaggio di corrente e, quindi, non sviluppa calore. Resta il problema delle temperature estremamente basse necessarie per la superconduttività. Un limite che la ricerca sta da tempo tentando di superare (Superconduttori caldi, Il segreto degli elettroni, Segrete simmetrie, Superconduttori ad alte temperature).
Un totale volta faccia della proprietà conduttiva dovuta alla presenza di un campo elettrico è già stato descritto lo scorso aprile in un altro studio apparso sulle pagine di Nature. In quel caso si passava addirittura da uno stato superconduttivo a uno superisolante. Osservato, oltretutto, per la prima volta (Ecco il superisolante).
Un'altra recente e importante scoperta dell'Università della Florida (Usa) nel campo della superconduttività dimostra, invece, l'esistenza di materiali che mantengono la loro peculiarità anche se sottoposti a un campi magnetici elevatissimi (Classe magnetica).
Per capire come funziona il dispositivo e perché sia ritenuto tanto promettente si deve partire da un'altra scoperta, fatta lo scorso anno dallo stesso gruppo di ricerca dell'ateneo svizzero e pubblicata su Science. In quello studio, i fisici hanno realizzato un singolo cristallo in cui due ossidi metallici (titanato di stronzio e alluminato di lantanio) si trovano separati. Tra questi due materiali, i ricercatori hanno trovato uno strato di elettroni liberi (nuvola elettronica) che a 0,3 Kelvin - cioè appena sopra lo zero assoluto - viaggiano senza alcuna resistenza. A quella temperatura, il cristallo diviene quindi un superconduttore.
Gli scienziati hanno ora scoperto il modo di spegnere e accendere la superconduttività di questo cristallo a piacere, o di modularla, semplicemente applicando un campo elettrico al punto di contatto tra i due ossidi. Il risultato è una versione superconduttiva dei transistor a effetto campo (Fet), dispositivi ben noti nella fisica applicata, in grado di passare da uno stato semiconduttore a uno isolante, e fondamentali nell'elettronica digitale (il fatto che la corrente possa passare o meno viene utilizzato come codice binario 1-0 con cui immagazzinare le informazioni).
Poiché il transistor a effetto campo è un semiconduttore, però, oppone sempre un po' di resistenza al passaggio di corrente. Questo vuol dire che la velocità a cui si possono far passare gli elettroni quando il dispositivo è “on” è limitata: aumentarla, infatti, significa sviluppare calore e oltre un certo limite questo effetto collaterale danneggia il transistor.
Un transistor superconduttore, invece, può far passare gli elettroni (e registrare informazioni) molto più velocemente, dal momento che non oppone alcuna resistenza al passaggio di corrente e, quindi, non sviluppa calore. Resta il problema delle temperature estremamente basse necessarie per la superconduttività. Un limite che la ricerca sta da tempo tentando di superare (Superconduttori caldi, Il segreto degli elettroni, Segrete simmetrie, Superconduttori ad alte temperature).
Un totale volta faccia della proprietà conduttiva dovuta alla presenza di un campo elettrico è già stato descritto lo scorso aprile in un altro studio apparso sulle pagine di Nature. In quel caso si passava addirittura da uno stato superconduttivo a uno superisolante. Osservato, oltretutto, per la prima volta (Ecco il superisolante).
Un'altra recente e importante scoperta dell'Università della Florida (Usa) nel campo della superconduttività dimostra, invece, l'esistenza di materiali che mantengono la loro peculiarità anche se sottoposti a un campi magnetici elevatissimi (Classe magnetica).
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