Scoperta la chiave per controllare i materiali quantistici

Scoperta la chiave per controllare i materiali quantistici, dalle proprietà mai viste. Il risultato potrebbe aprire la strada a nuove tecnologi e e aiutare a comprendere fenomeni complessi come la superconduttività. Questi composti per ora hanno solo delle sigle, come CsTi3Bi5, il materiale studiato nella ricerca internazionale pubblicata sulla rivista Nature Communications e guidata dalle Università di Padova e Bologna, con il Consiglio Nazionale delle Ricerche.

Di materiali quantistici si conoscono intere famiglie e , fra queste, ci sono quelli chiamati ‘ kagome ’, come i cesti giapponesi in bambù dagli intrecci di esagoni e triangoli. E’ proprio la loro struttura a caratterizzare i nuovi materiali perché permette agli elettroni di organizzarsi in modo collettivo , dando origine in questo modo a proprietà inattese del materiale al quale appartengono. Può accadere, per esempio, che gli elettroni, pur muovendosi all’interno di un reticolo cristallino simmetrico, rompano spontaneamente la simmetria di rotazione del sistema e scelgano una direzione diversa . Questa forma di auto-organizzazione , chiamata ‘nematicità elettronica’, non comporta però deformazioni visibili della struttura atomica .

E’ questo il fenomeno che nella ricerca appena pubblicata è stato osservato nel composto CsTi3Bi5: i ricercatori hanno dimostrato che il comportamento di questo materiale dipende da un meccanismo puramente elettronico . Il risultato è passo importante per comprendere i principi fondamentali che governano le proprietà dei materiali quantistici. “La nematicità è da tempo considerata un ingrediente essenziale per descrivere le proprietà dei materiali quantistici, ma mancava una dimostrazione sperimentale chiara della sua origine fondamentale”, osservano Federico Mazzola, del dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Padova, e Domenico Di Sante, del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Bologna. Spettroscopia fotoelettronica, luce di sincrotrone e calcoli teorici sono stati gli strumenti che hanno permesso di dimostrare che in materiali di questo tipo l ’instabilità è intrinseca agli elettroni: un fenomeno previsto 60 anni fa .