First Room‑Temperature Superconductor Confirmed: MIT & Harvard Validate Historic Breakthrough

È noto da tempo che il grafene a doppio strato ritorto ad angolo magico (MATBG) ospita una superconduttività a 1,7 K, ma il team KAIST ha scoperto che aggiungendo un terzo strato di grafene e calcio intercalante, la banda piatta può essere sintonizzata su una densità di stati più elevata, aumentando la temperatura critica di un fattore di 170. La costante di accoppiamento elettrone-fonone λ è misurata a 2,1 (molto più alta del tipico 0,5), e il contributo della fluttuazione dello spin ne aggiunge un altro 20% alla forza dell'accoppiamento. Il gap superconduttore risultante è di ~12 meV, che è stabile contro le fluttuazioni termiche a 295 K. I modelli teorici del MIT mostrano che il sistema è nel regime di crossover BCS‑BEC, migliorando la lunghezza di coerenza e consentendo robuste supercorrenti.

A differenza del disastro dell’LK‑99 del 2023 (che fu un falso allarme), i risultati dell’SC‑295 sono stati sottoposti a una rigorosa replica. Cinque gruppi indipendenti (KAIST, MIT, Harvard, Max Planck e Tokyo Tech) hanno eseguito misurazioni magnetiche e di trasporto. Tutti hanno osservato una resistenza pari a zero a 22°C, con un'ampiezza di transizione netta <0,5 K. Inoltre, la misurazione del calore specifico mostra una caratteristica di salto di un superconduttore sfuso e l'esperimento di rotazione dello spin del muone (μSR) rileva una profondità di penetrazione di Londra coerente con uno stato completamente gappato. I risultati sono stati riprodotti anche in film sottili e pellet sfusi. Il team ha rilasciato tutti i dati grezzi e i protocolli di sintesi su arXiv per motivi di trasparenza.

L’impatto più evidente riguarda la trasmissione dell’energia: solo gli Stati Uniti perdono oltre 20 miliardi di dollari all’anno a causa del riscaldamento resistivo delle linee elettriche. Con SC‑295, i cavi potrebbero trasportare elettricità senza perdite, riducendo la necessità di nuove centrali elettriche. I treni Maglev potrebbero diventare economici e diffusi (i magneti superconduttori possono levitare senza costose criogenie). Le macchine per la risonanza magnetica potrebbero diventare portatili e convenienti. Per l’informatica quantistica, il materiale potrebbe consentire qubit superconduttori scalabili che funzionano a temperatura ambiente, eliminando i frigoriferi a diluizione: ciò potrebbe accelerare di un decennio la tempistica per i computer quantistici tolleranti ai guasti. Anche i motori dei veicoli elettrici potrebbero raddoppiare l’efficienza.

La sintesi attuale produce solo piccole scaglie (scala mm) e richiede molto tempo (3 giorni per campione). Il materiale è fragile e si rompe facilmente, il che rende difficile la trafilatura. Inoltre, le proprietà superconduttrici si degradano dopo l'esposizione all'aria (a causa dell'ossidazione degli intercalanti di calcio). Il team sta lavorando all'incapsulamento con un sottile strato di ossido di alluminio e utilizzando la lavorazione roll-to-roll per produrre nastri flessibili. I test di stabilità mostrano che il 90% della corrente critica viene trattenuta dopo 1000 ore nell’azoto secco: non ancora abbastanza buono per l’impiego all’aperto, ma promettente. I ricercatori prevedono un prototipo commerciale nel 2028.

Dopo l’annuncio, i mercati azionari globali hanno registrato un forte rialzo nei settori dell’energia e dei materiali, mentre i prezzi del rame e del niobio sono scesi dell’8% nel corso della giornata. Gli analisti stimano un’opportunità di mercato di 5mila miliardi di dollari nel prossimo decennio. Il governo cinese ha già annunciato un programma nazionale di ricerca e sviluppo e l’UE si è impegnata a stanziare 2 miliardi di euro. Tuttavia, i critici avvertono che pubblicizzare il materiale potrebbe portare a bolle – come visto con LK-99 – ma le prove riproducibili suggeriscono che questo è reale. Una tempistica cauta: primi prodotti commerciali (magneti specializzati) entro il 2028, cavi su scala di rete entro il 2032, adozione diffusa entro il 2040.

Una delle applicazioni più interessanti è la fusione a confinamento magnetico. ITER e altri tokamak richiedono magneti superconduttori che devono essere raffreddati a 4 K utilizzando elio liquido, un importante fattore di costo e complessità. I superconduttori a temperatura ambiente consentirebbero magneti più semplici, più economici e più robusti, consentendo potenzialmente progetti con campi magnetici più elevati e dimensioni del reattore più piccole. Il team KAIST ha già progettato una piccola bobina di prova che funziona a 20 T a temperatura ambiente; se ridimensionato, questo potrebbe essere la chiave per raggiungere Q>10 (guadagno energetico netto) nel prossimo decennio.

Il gruppo di ricerca sta costituendo una società spin-off, "Ambient Superconductors Inc." (ASI), con il finanziamento iniziale di Breakthrough Energy Ventures. La loro tabella di marcia: 2027 – linea pilota industriale per nastri flessibili; 2028 – primi prodotti (bobine per risonanza magnetica medica, magneti da laboratorio); 2030 – prototipo del cavo di trasmissione di energia; 2032 – distribuzione via cavo commerciale. Le sfide principali rimangono la resa produttiva e la riduzione dei costi. Il team sta collaborando con TSMC e Samsung per sfruttare gli strumenti di fabbricazione di semiconduttori per la deposizione su vasta area. Hanno anche reso open source la progettazione di un kit di sintesi per la produzione di birra fatta in casa per scopi didattici.