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Il futuro

I Superconduttori organici



I superconduttori "Organici" fanno parte della famiglia dei conduttori organici che comprende: sali molecolari, sistemi di polimeri e carbone puro.
I sali molecolari entro questa famiglia sono grandi molecole organiche che esibisce proprietà superconduttrici a temperature bassissime.
Per questo motivo sono riportati come superconduttori molecolari.
La loro esistenza venne ipotizzata nel 1964 da Bill Little della Stanford University.
Ma il primo superconduttore organico (TMTSF)2PF6 non venne sintetizzato fino al 1980 dal ricercatore Danese Klaus Bechgaard dell'università di Copenhagen e dai membri del team francese D. Jerome, A. Mazaud, e M. Ribault.
Da allora sono stati trovati circa 50 superconduttori organici con Tc che vanno da 0.4K a 12K (a pressione ambiente).
Fino a che le Tc sono all'interno di quelle dei superconduttori di Tipo I, gli ingenieri dovranno scervellarsi per cercare un' applicazione pratica per questi superconduttori.
Comunque, le loro particolari proprietà hanno dato luogo a intense ricerche.
Queste proprietà includono magneto-resistenze giganti, oscillazioni rapide e molte altre.
Agli inizi del 1997, i ricercatori della SUNY scoprirono che il (TMTSF)2PF6 poteva resistere soffocato da un campo magnetico di 6T.
Ordinariamente i campi magnetici distruggono lo stato superconduttore in un materiale.
I superconduttori organici sono composti di un elettrone donatore (dalla molecola organica) e da un elettrone acettore (un anione inorganico).
(TMTSF)2CIO4
[tetramethyltetraselenadulvalene + acettore]
(BETS)2GaCI4
[bis(ethylenedithio)tetraselenafulvalene + acettore]
(BEDO-TTF)2Re04H20
[bis(ethylenedioxy)tetrathiafulvalene + acettore]

I Borocarbidi

Scoperti nel 1993 da Bob Clava e Bell Labs, i "Borocarbides" sono una delle più incomprensibili recenti scoperte.
Si è sempre creduto che i superconduttori non possono essere formati con metalli di transizione ferromagnetici, come il ferro, il cobalto, o il nikel.
Sarebbe come cercare di mischiare olio e acqua.
Già, eppure sembra che gli atomi di boro e carbonio facciano da mitigatori all'interno delle molecole, in un ruolo non scritto.
Si pensa che la superconduzione sia possibile perchè la cristallografia per gli ioni magnetici è separata dalla traiettoria di conduzione.
Al di sotto della Tc, dove dovrebbe rimanere superconduttivo, c'è una temperatura discordante a cui il superconduttore ritorna nello stato normale, stato non-superconduttivo.
E non solo questi ritornano allo stato normale a temperature estreme. Anche nei composti HoMo6S8 (Chevrel) e ErRh4B4 la superconduttività scompare improvvisamente a circa 1K. Da notare: il primo metallo nella molecola è sempre una terra rara.

Gli "Heavy Fermions"

Gli Heavy Fermions sono un' altro esempio di superconduttori atipici.
Heavy Fermions sono composti contenenti terre rare come il Cs o il Yb, o elementi attinidi come l'U.
I loro elettroni di conduzione spesso hanno una massa considerevole, molte volte più grande di quella degli altri.
Ciò li fa inadatti a essere superconduttori.
Eppure, a temperature criogeniche, molti di questi materiali sono classificati come magnetici, altri hanno uno strano comportamento paramagnetico, e alcuni dimostrano di essere superconduttori attraverso un meccanismo che ...............
I ricercatori pensano che le coppie di cooper nascano non tanto dalle vibrazioni del reticolo, ma dalle iterazioni magnetiche dello spin degli elettroni.
Recentemente il Dr R. W. Hill dell'Università di Toronto ha scoperto che il composto Pr1.85Ce0.15CuO4 viola la legge di Weidemann-Franz conducendo più di quel che dovrebbe. La superconduttività negli Heavy Fermions venne osservata per la prima volta da E.Bucher nel 1973 nel composto UBe13, ma, a quel tempo venne attribuita a dei filamenti degenerati di U. La superconduttività in questi composti non venne spiegata fino al 1979, quando Dr. Frenk Steglich del Max Planck Institute for Chemical Phisics in Solids realizzò un blocco di CeCu2Si2. Poiché la loro Tc è nell'area dei Tipo I, cioè molto bassa, ci sono molti limiti nella loro applicazione.

Futuro

Nonostante nessuno possa predire quali saranno le prossime scoperte nel campo della superconduzione, alcuni recenti sviluppi nei sistemi di tungsteno e bronzo suggeriscono una nuova pista da seguire.
Nel giugno del 1999 i ricercatori Y. Sabba e S. Reich del weizmann Institute in Israele riportarono una possibile superconduzione a 91K composto di Tungsteno e Bronzo, doppato con Sodio (Na0.05WO3).
Questo sarebbe il primo HTS conosciuto che non contiene rame.
Altre categorie di materiali che la teoria prevede possano produrre superconduttori sono i fluoroargentati.
Questi sono stranamente imparentati con gli ....................., composti che hanno la più alta Tc fra tutti i superconduttori.

Ultraconduttori

Fino ad oggi solo un polimero, il polythiophene, è stato portato allo stato di superconduttore con successo.
E la sua Tc è veramente glaciale 2.45K. Comunque, altri polimeri organici esibiscono una resistenza elettrica molte volte più piccola del miglior metallo conduttore.
Questi "Ultraconduttori", materiali quali l'OAPP, non hanno un punto in cui la resistenza è zero. Ma la loro conduttività a temperatura e pressione ambiente permette loro di dominare certe applicazioni al posto dei superconduttori.
In genere il polypropylene è un isolatore. Ma, nel 1985 i ricercatori della Russian Academy of Sciences scoprirono che un sottile film di polipropilene ossidato può avere un conduzione 105-106 volte dei metalli.
L' effetto Meissner, il classico criterio per la superconduttività, non può essere osservato; e la Tc appare sopra il punto in cui il polimero si distrugge(>700K).