Le imprevedibili ‘onde di carica’ dei superconduttori

I cuprati, o superconduttori ad alta temperatura critica (HTcS), sono tra i sistemi più studiati in fisica dello stato solido, non solo per le temperature a cui appare la superconduttività in questi sistemi, molto più elevate che per i superconduttori tradizionali, ma anche per le inusuali proprietà del loro stato metallico normale (non superconduttivo). Tra queste ‘stranezze’, un gruppo di ricerca internazionale guidato da ricercatori del gruppo del Politecnico di Milano/Cnr-Spin e degli Istituti Spin e Isc del Cnr ha indagato in particolare la tendenza di questi sistemi a formare onde di densità di carica (‘charge density waves’, o CDW), cioè modulazioni periodiche della densità di elettroni ‘mobili’, quelli che consentono il fluire della corrente elettrica.

Lo studio, frutto di un esperimento condotto presso i laboratori ESRF di Grenoble ha mostrato, in particolare, la presenza di onde di densità di carica in alcuni cuprati la cui composizione chimica li fa classificare come ad elevato drogaggio, ossia ad elevata densità di portatori di carica. Per quanto era noto sinora non ci si attendeva che le onde di densità di carca potessero formarsi a drogaggio così alto, mentre erano state osservate a drogaggi inferiori.

La scoperta e comprensione teorica di questa inaspettata presenza di onde di densità di carica mostra, quindi, che tale tendenza è più diffusa di quanto previsto e comunemente accettato, aprendo prospettive nuove per la generale comprensione di questi sistemi.

Lo studio, pubblicato on-line sulla prestigiosa rivista ‘Nature Materials’ lo scorso giugno, ha coinvolto ricercatori del dipartimento di fisica del Politecnico di Milano, dell’Istituto Spin del Cnr di Napoli, dell’Istituto dei sistemi complessi (Isc) del Cnr di Roma, dei dipartimenti di fisica della Sapienza Università  di Roma e della ‘Federico II’ di Napoli, e di svariati laboratori internazionali (ESRF di Grenoble, Francia; Max-Planck-Institut für Festkörperforschung di Stoccarda, Germania; Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics di Pechino, Cina). In particolare, l’esperimento che ha portato a questa scoperta è stato realizzato presso la linea di luce ID32 del Sincrotrone Europeo di Grenoble (ESRF) utilizzando uno strumento, chiamato ERIXS, sviluppato in collaborazione da ESRF e dal gruppo del Politecnico di Milano-Cnr-Spin che ha guidato questa ricerca.