Comprimere un gas fino a farne un metallo: la ricerca passa anche da Trento

Rendere solido un gas tramite la compressione. Il gas in questione è l'idrogeno e la sfida coinvolge anche l'Università di Trento. Sostanzialmente si tratta di rendere l'elemento che si presenta allo stato gassoso compatto come un metallo. Il processo è detto appunto metallizzazione. Un team di ricerca, che coinvolge anche il Dipartimento di Fisica di Povo, ha calcolato le caratteristiche fisiche (conducibilità elettrica, colore e lucentezza) e le proprietà chimiche di questo materiale al variare della pressione.

I risultati dello studio, di concezione italiana, sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Physics, proprio mentre in Europa si annunciano ingenti investimenti di Germania e Francia nel settore. La ricerca fa fare un notevole passo avanti ad un filone che da decenni vede gruppi di tutto il mondo impegnati nel comprimere gli atomi di idrogeno per creare in laboratorio a temperatura ambiente un superconduttore dalle prestazioni molto elevate, che non si surriscalda e non disperde energia, di grande interesse per applicazioni nel settore energetico e dell’elettronica e in altre svariate situazioni che richiedano materiali in grado di funzionare anche in condizioni estreme.

L’idrogeno metallico venne teorizzato per la prima volta oltre 80 anni fa e viene considerato un santo graal dai fisici. "La strada per raggiungerlo passa dallo schiacciare tra loro molecole di idrogeno (confinamento quantico) attraverso una pressione molto elevata di circa 500 GPa ovvero 500 gigapascal (equivalente al peso di cinquecento elefanti applicato sulla superficie di una moneta da un euro", spiega Matteo Calandra Buonaura, del Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento.

Calandra, assieme ai colleghi Lorenzo Monacelli e Francesco Mauri dell’Università La Sapienza di Roma e Ion Errea dell’Università dei Paesi baschi, ha lavorato allo studio pubblicato sulla prestigiosa rivista. «Abbiamo usato un modello teorico di avanguardia, da noi sviluppato, per poter simulare l’idrogeno ad alta pressione al computer, in modo da scoprire se ci fossero errori nei dati sperimentali, e da far chiarezza sui meccanismi di metallizzazione dell’idrogeno - prosegue -. Siamo stati molto sorpresi quando i risultati della simulazione hanno confermato tutti i dati sperimentali: l’idrogeno metallico è un materiale particolarissimo: non solo è un metallo nero (caso raro, come la grafite), ma è addirittura trasparente alla luce infrarossa, e questo lo rende unico».