Il gruppo di Fisica della Materia del DICII verso il superconduttore bidimensionale

di Sabina Simeone @sabinasimeone

Il gruppo di Fisica della Materia del DICII – Dipartimento di Ingegneria Civile e Ingegneria Informatica dell’Università di Roma Tor Vergata realizza un’eterostruttura, un materiale artificiale non esistente in natura, che mostra proprietà superconduttive in pochi strati atomci. Ciò potrebbe consentirne l’applicazione nella nano-elettronica, scienza di nuovissima generazione.

Sotto opportune condizioni, già poche celle di materiale garantiscono che al di sotto di una determinata temperatura (detta tempertura critica) abbia luogo la superconduttività, cioè il trasporto di corrente elettrica senza resistenza: a questo importantissimo risultato, pubblicato sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters, sono arrivati gli scienziati di Fisica della Materia del DICII dell’Università di Roma Tor Vergata. Questa nuova eterostruttura, ideata e realizzata dagli scienziati italiani, è stata studiata dettagliatamente con tecniche avanzate di microscopia elettronica presso l’Oak Ridge National Laboratory, in Tennessee, USA. Le indagini hanno evidenziato in maniera chiara che la superconduttività è dovuta all’introduzione di atomi di ossigeno in un singolo piano atomico all’interfaccia tra i due ossidi. E in più è emersa un’altra importante caratteristica: la superconduttività è confinata in un sottile strato (una/due celle unitarie) all’interfaccia tra i due ossidi isolanti. Quindi si può parlare di superconduttività quasi-bidimensionale.

“Lo studio delle proprietà della eterostruttura, composta da un ossido di rame e un ossido di titanio, può contribuire alla comprensione del meccanismo microscopico alla base della superconduttività, il che potrebbe consentire di aumentare la temperatura critica, che nel nostro materiale è attorno ai 40 Kelvin (circa -230 gradi Celsius)” afferma Daniele Di Castro, ricercatore del gruppo di Fisica della Materia del DICII. “Inoltre, essendo la superconduttività confinata in un paio di celle unitarie – e per cella unitaria si intende l’unità minima del reticolo cristallino del materiale -, essa risponde all’esigenza di andare verso materiali superconduttori bi-dimensionali, tali da poter essere utilizzati in dispositivi elettronici avanzati”. E secondo gli studiosi è importante sottolineare il valore della temperatura critica a cui si è arrivati: i 40 Kelvin sono infatti assai più facilmente raggiungibili in laboratorio, rispetto ai pochi decimi di Kelvin a cui di solito si riscontrano le proprietà superconduttive in altre eterostrutture di ossidi.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters (“High Tc superconductivity at the interface between the CaCuO₂ and SrTiO₃ insulating oxides”, D. Di Castro, C. Cantoni, F. Ridolfi, C. Aruta, A. Tebano, N. Yang, and G. Balestrino, Phys. Rev. Lett. 115, 147001 (2015)).