|
Nel 1986, presso il laboratorio di ricerca [[IBM]] vicino a [[Zurigo]], in [[Svizzera]], Bednorz e Müller cercarono la superconduttività in una nuova classe di [[Ceramica|ceramiche]]: gli ossidi di rame o cuprati. Bednorz scoprì un particolare ossido di rame la cui resistenza scese a zero a una temperatura intorno a {{Converti|-238|C|K}}. I loro risultati furono presto confermati<ref>Stuart A Wolf & Vladimir Z Kresin, Eds, Novel Superconductivity, Springer (October 1987)</ref> da molti gruppi, in particolare Paul Chu all'[[università di Houston]] e Shoji Tanaka all'[[università imperiale di Tokyo]].<ref name="tanaka01">{{Cita pubblicazione|autore=Tanaka|nome=Shoji|anno=2001|titolo=High temperature superconductivity: History and Outlook|rivista=JSAP International|volume=|numero=|accesso=2 marzo 2012|url=http://www.jsap.or.jp/jsapi/Pdf/Number04/PastPresentFuture.pdf|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120816203010/http://www.jsap.or.jp/jsapi/Pdf/Number04/PastPresentFuture.pdf}}</ref>
Tali risultati non erano spiegabili nell'ambito della teoria BCS, considerata valida fino a massimo 25-30 K,<ref name=":3">{{Cita pubblicazione|nome=Adam|cognome=Mann|data=2011-07-01|titolo=High-temperature superconductivity at 25: Still in suspense|rivista=Nature|volume=475|numero=7356|pp=280–282280-282|lingua=en|accesso=2022-09-09|doi=10.1038/475280a|url=https://www.nature.com/articles/475280a}}</ref> ma l'anno successivo, all'[[università di Princeton]], [[Philip Warren Anderson|Philip Anderson]] diede una prima descrizione teorica di questi materiali, basata sulla [[teoria del legame di valenza risonante]] (teoria RVB).<ref name="Anderson87">{{Cita pubblicazione|autore=Anderson|nome=Philip|anno=1987|titolo=The Resonating valence bond state in la-2CuO-4 and superconductivity|url=https://archive.org/details/sim_science_1987-03-06_235_4793/page/n79|rivista=Science|volume=235|numero=4793|pp=1196-1198|doi=10.1126/science.235.4793.1196|bibcode=1987Sci...235.1196A|PMID=17818979}}</ref> Sempre nel 1987 Bickers, Scalapino e Scalettar proposero che il fenomeno potesse essere spiegato supponenedo che anche qui, come nella teoria BCS, si formino coppie di elettroni ([[Coppia di Cooper|coppie di Cooper]]) ma il loro legame sia descritto dalle [[Funzione d'onda|funzioni d'onda]] degli [[Orbitale atomico|orbitali atomici ''d'']] (con [[numero quantico orbitale]] ''l''=2), anziché da quelli ''s'' (con numero quantico orbitale ''l''=0), come nella teoria BCS base.<ref name="bickers87">{{Cita pubblicazione|autore=Bickers|nome=N.E.|anno=1987|titolo=CDW and SDW mediated pairing interactions|rivista=Int. J. Mod. Phys. B|volume=1|numero=3n04|pp=687-695|doi=10.1142/S0217979287001079|bibcode=1987IJMPB...1..687B|autore2=Scalapino|autore3=Scalettar|nome2=D. J.|nome3=R. T.}}</ref> Nel 1988 tre successive teorie furono proposte: da Inui, Doniach, Hirschfeld e Ruckenstein,<ref name="inui88">{{Cita pubblicazione|autore=Inui|nome=Masahiko|anno=1988|titolo=Coexistence of antiferromagnetism and superconductivity in a mean-field theory of high-Tc superconductors|rivista=Phys. Rev. B|volume=37|numero=10|pp=5182-5185|doi=10.1103/PhysRevB.37.5182|bibcode=1988PhRvB..37.5182D|url=http://prb.aps.org/abstract/PRB/v37/i4/p2320_1|PMID=9943697|autore2=Doniach|autore3=Hirschfeld|nome2=Sebastian|nome3=Peter J.|urlarchivio=https://archive.is/20130703172401/http://prb.aps.org/abstract/PRB/v37/i4/p2320_1}}</ref> usando la teoria della [[Fluttuazione quantistica|flutuazione]] dello [[spin]]; da Gros, Poilblanc, Rice e Zhang;<ref name="gros88">{{Cita pubblicazione|autore=Gros|nome=Claudius|anno=1988|titolo=Superconductivity in correlated wavefunctions|rivista=Physica C|volume=153–155|pp=543-548|doi=10.1016/0921-4534(88)90715-0|bibcode=1988PhyC..153..543G|autore2=Poilblanc|autore3=Rice|nome2=Didier|nome3=T. Maurice}}</ref> da Kotliar e Liu, identificando la funzione d'onda ''d'' come conseguenza naturale della teoria RVB.<ref name="kotliar88">{{Cita pubblicazione|autore=Kotliar|nome=Gabriel|anno=1988|titolo=Superexchange mechanism and d-wave superconductivity|rivista=Physical Review B|volume=38|numero=7|p=5182|doi=10.1103/PhysRevB.38.5142|bibcode=1988PhRvB..38.5142K|PMID=9946940|autore2=Liu|nome2=Jialin}}</ref> La conferma del fatto che la funzione d'onda ''d'' sia alla base dei superconduttori a cuprati è stata ottenuta con una serie di verifiche sperimentali sulla presenza di tali configurazioni, tra cui l'osservazione diretta dei nodi di tali funzioni (punti in cui le funzioni si annullano e che non sono presenti nel caso di funzioni ''s'') nello spettro di eccitazione attraverso la [[Spettroscopia fotoelettronica|spettroscopia di fotoemissione]] risolta in angolo, l'osservazione di [[Quantizzazione del flusso|flussi magnetici a quantizzazione]] semi intera in esperimenti di [[Effetto tunnel|tunneling]] e indirettamente dalla dipendenza della temperatura dalla profondità di penetrazione, calore specifico e [[conducibilità termica]].
Dal 2015 si sono cominciati a scoprire composti a base di idrogeno, in grado di raggiungere la superconduttività a temperatura ambiente ma a pressioni elevatissime, dell'ordine di centinaia di GPa (milioni di volte la [[pressione atmosferica]]).<ref name=":0" /><ref name=":1" /> Nel 2019 si è raggiunta una temperatura critica di {{M|-23|ul=°C}} nel LaH<sub>10</sub>, un super-[[idruro]] del [[lantanio]], a una pressione superiore a 100 [[Pascal (unità di misura)|GPa]]<ref name=":0" />, e nel [[2020]], utilizzando al posto del lantanio, carbonio e zolfo, la temperatura di {{M|15|ul=°C}} a una pressione di 267 GPa, oltre 2,6 milioni di volte la pressione atmosferica,<ref name=":1" /><ref name=":2" /> anche se quest'ultimo risultato è stato messo in discussione.<ref name=":4">{{Cita pubblicazione|nome=J. E.|cognome=Hirsch|nome2=F.|cognome2=Marsiglio|data=2021-08-26|titolo=Absence of high temperature superconductivity in hydrides under pressure|rivista=Nature|volume=596|numero=7873|pp=E9–E10|accesso=2022-09-28|doi=10.1038/s41586-021-03595-z|url=http://arxiv.org/abs/2010.10307}}</ref>
{{Cita pubblicazione|autore=Ganin|nome=A. Y.|anno=2008|titolo=Bulk superconductivity at 38 K in a molecular system|rivista=[[Nature Materials]]|volume=7|numero=5|pp=367-71|doi=10.1038/nmat2179|bibcode=2008NatMa...7..367G|PMID=18425134|autore2=Takabayashi|autore3=Khimyak|nome2=Y|nome3=Y. Z.}}</ref>
Nel 1999, basandosi sul fatto che alcuni ossidi di nichel (nichelati) avessero configurazioni elettroniche simili ai cuprati, si è ipotizzato che tali materiali potessero essere superconduttori.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=V. I.|cognome=Anisimov|nome2=D.|cognome2=Bukhvalov|nome3=T. M.|cognome3=Rice|data=1999-03-15|titolo=Electronic structure of possible nickelate analogs to the cuprates|rivista=Physical Review B|volume=59|numero=12|pp=7901–79067901-7906|accesso=2023-06-02|doi=10.1103/PhysRevB.59.7901|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.59.7901}}</ref> Solo nel 2019 si è avuta conferma sperimentale di questa ipotesi con un cosiddetto nichelato a strato infinito di formula Nd<sub>0.8</sub>Sr<sub>0.2</sub>NiO<sub>2</sub> la cui temperatura critica è tra i 9 e 15 K.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Danfeng|cognome=Li|nome2=Kyuho|cognome2=Lee|nome3=Bai Yang|cognome3=Wang|data=2019-08|titolo=Superconductivity in an infinite-layer nickelate|rivista=Nature|volume=572|numero=7771|pp=624–627624-627|lingua=en|accesso=2023-06-02|doi=10.1038/s41586-019-1496-5|url=https://www.nature.com/articles/s41586-019-1496-5}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Xianxin|cognome=Wu|nome2=Domenico|cognome2=Di Sante|nome3=Tilman|cognome3=Schwemmer|data=2020-02-24|titolo=Robust d<sub>x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup></sub> -wave superconductivity of infinite-layer nickelates|rivista=Physical Review B|volume=101|numero=6|ppp=060504|accesso=2023-06-02|doi=10.1103/PhysRevB.101.060504|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.101.060504}}</ref> Successivi esperimenti hanno mostrato che aumentando la pressione fino a 12,1 GPa si poteva arrivare a 30 K e probabilmente oltre con pressioni maggiori.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=N. N.|cognome=Wang|nome2=M. W.|cognome2=Yang|nome3=Z.|cognome3=Yang|data=2022-07-28|titolo=Pressure-induced monotonic enhancement of Tc to over 30 K in the superconducting Pr0.82Sr0.18NiO2 thin films|rivista=Nature Communications|volume=13|numero=1|ppp=4367|accesso=2023-06-02|doi=10.1038/s41467-022-32065-x|url=http://arxiv.org/abs/2109.12811}}</ref>Nel 2023 è stato ottenuto un nichelato a doppio strato (La<sub>3</sub>Ni<sub>2</sub>O<sub>7</sub>) in grado di raggiungere la temperatura critica di 80 K a pressioni tra 14,0 GPa e 43,5 GPa.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Hualei|cognome=Sun|nome2=Mengwu|cognome2=Huo|nome3=Xunwu|cognome3=Hu|data=2023-09|titolo=Signatures of superconductivity near 80 K in a nickelate under high pressure|rivista=Nature|volume=621|numero=7979|pp=493–498493-498|lingua=en|accesso=2025-02-07|doi=10.1038/s41586-023-06408-7|url=https://www.nature.com/articles/s41586-023-06408-7}}</ref>L'anno successivo, per lo stesso composto, è stato possibile raggiungere temperature di 42 K, ma a pressione ambiente, facilitando lo studio del materiale.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Eun Kyo|cognome=Ko|nome2=Yijun|cognome2=Yu|nome3=Yidi|cognome3=Liu|data=2024-12-19|titolo=Signatures of ambient pressure superconductivity in thin film La3Ni2O7|rivista=Nature|pp=1–21-2|lingua=en|accesso=2025-02-07|doi=10.1038/s41586-024-08525-3|url=https://www.nature.com/articles/s41586-024-08525-3}}</ref>
== Spiegazione teorica ==
La prima spiegazione della superconduttività è stata la [[teoria BCS]], valida per i superconduttori scoperti prima del 1986 e quindi con temperatura critica molto bassa. Secondo tale teoria un elettrone muovendosi nel materiale ne distorce il reticolo cristallino, avvicinando a sè i nuclei atomici, e quindi crea una minore [[densità di carica]] positiva nella direzione del moto. Di conseguenza un altro elettrone viene attratto nella stessa direzione creando una coppia legata di due elettroni ([[Coppia di Cooper|coppia di cooper]]). Più formalmente, nell'ambito della [[teoria quantistica dei campi]], la vibrazione del reticolo è associata ad una [[quasiparticella]], il [[fonone]], e quindi si parla di interazione elettrone-fonone. In pratica il fonone agisce come [[Bosone di gauge|mediatore]] di un campo di forze attrattivo tra i due elettroni.
Oltre a questa classe di materiali risultano spiegabili dalla teoria BCS anche gli idruri, scoperti dopo il 2015, con elevate temperature critiche ma anche elevate pressioni critiche. Infatti il loro comportamento è analogo a quello atteso per l'[[idrogeno metallico]], ottenibile solo con pressioni elevatissime.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=N. W.|cognome=Ashcroft|data=1968-12-23|titolo=Metallic Hydrogen: A High-Temperature Superconductor?|rivista=Physical Review Letters|volume=21|numero=26|pp=1748–17491748-1749|accesso=2025-02-26|doi=10.1103/PhysRevLett.21.1748|url=https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.21.1748}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|data=2020-04-29|titolo=A perspective on conventional high-temperature superconductors at high pressure: Methods and materials|rivista=Physics Reports|volume=856|pp=1-78|lingua=en|accesso=2021-07-06|doi=10.1016/j.physrep.2020.02.003|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157320300363}}</ref>
=== Superconduttori non convenzionali ===
| -11
|182
|YH<sub>10</sub><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Elliot|cognome=Snider|nome2=Nathan|cognome2=Dasenbrock-Gammon|nome3=Raymond|cognome3=McBride|data=2021-03-19|titolo=Superconductivity to 262 kelvin via catalyzed hydrogenation of yttrium at high pressures|rivista=Physical Review Letters|volume=126|numero=11|ppp=117003|accesso=2021-07-27|doi=10.1103/PhysRevLett.126.117003|url=http://arxiv.org/abs/2012.13627}}</ref>
| rowspan="3" |Idruri
|-
|
