Una nuova tecnica rivoluzionaria per la scoperta di materiali cristallini
I ricercatori del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti presso l’Argonne National Laboratory, della Northwestern University e dell’Università di Chicago hanno sviluppato un innovativo metodo per la scoperta di materiali. Questo approccio consente l’identificazione e la sintesi di materiali cristallini contenenti due o più elementi.
L’introduzione di nuovi strumenti tecnologici ha permesso di raggiungere risultati fino ad oggi impensabili. La ricerca di materiali è potenziata da processi automatizzati, paralleli e iterativi guidati dall’intelligenza artificiale, simulazione e automazione sperimentale.
Il processo di scoperta avviene attraverso diverse fasi, che includono la richiesta di una ricerca specifica, la raccolta di dati esistenti pertinenti, la formazione di un’ipotesi e la sperimentazione e verifica di quest’ultima. Questi nuovi approcci possono portare alla sintesi di materiali con proprietà esotiche e inaspettate.
La scoperta dei superconduttori non convenzionali
La scoperta è nata dalla ricerca sui superconduttori non convenzionali, i quali si contraddistinguono per le loro straordinarie proprietà magnetiche ed elettriche. La superconduttività non convenzionale si riferisce a quei superconduttori in cui le coppie di Cooper non sono legate insieme dallo scambio di fononi, ma da altro tipo di scambio come le fluttuazioni di spin.
L’impiego di tali materiali può comportare un’ampia gamma di applicazioni, tra cui una migliore generazione di energia, trasmissione di energia e trasporto ad alta velocità. Possono inoltre essere utilizzati in acceleratori di particelle, sistemi di imaging a risonanza magnetica, computer quantistici e microelettronica ad alta efficienza energetica.
Metodo e caratterizzazione dei materiali
I ricercatori hanno applicato il loro metodo a composti cristallini composti da tre a cinque elementi, preparando cristalli singoli. Per la caratterizzazione, hanno sfruttato la beamline ChemMatCARS presso l’Università di Chicago e l’Advanced Photon Source presso l’Argonne National Laboratory, un’importante struttura di sorgenti luminose a raggi X ad alta energia basata su un anello di immagazzinamento.
Utilizzando questo metodo, è stato possibile tracciare l’evoluzione delle strutture formate nel corso della reazione. Questa innovativa tecnica di scoperta di materiali può essere applicata a una molteplicità di solidi cristallini, permettendo di ottenere diverse strutture con proprietà necessarie allo sviluppo di materiali di prossima generazione per applicazioni nell’ambito dei superconduttori, della microelettronica, delle batterie e dei magneti.