Laboratorio NEST di Pisa: realizzata per la prima volta una batteria a fase quantica

Per la prima volta è stata realizzata una batteria a fase quantica, in cui cioè la tensione che produce corrente è generata non attraverso un effetto chimico, ma sfruttando le proprietà dei materiali superconduttori, che riescono a creare energia non deperibile, un passo concreto per il superamento delle normali batterie, evoluzioni della pila di Volta.

È quanto emerge da uno studio pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology che ha coinvolto vari ricercatori del Laboratorio NEST di Pisa, tra cui Andrea Iorio, Perfezionando della Scuola Normale ed Elia Strambini, ex PhD della Normale. Il gruppo NEST è guidato da Francesco Giazotto dell’Istituto CNR-NANO.

L’effetto di sfasamento su cui si basa la batteria a fase quantica è noto (effetto Josephson), e già si pensava di usare questo fenomeno fisico (e non la classica energia chimica, riveduta e corretta nei decenni fino a livelli di raffinatezza estremi), dovuto alla natura ondulatoria della materia, per produrre energia da immettere in circuiti ibridi superconduttori. Nel 2015 Sebastian Bergeret del gruppo di fisica mesoscopica presso il Materials Physics Center-CFM, nei Paesi Baschi, tra gli autori della pubblicazione, propose un sistema teorico con le proprietà necessarie per costruire la batteria a fase quantica.

Adesso il gruppo del Laboratorio NEST ha identificato un’adeguata combinazione di materiali e ha fabbricato la prima batteria a fase quantica, che induce supercorrenti in un circuito quantico come un voltaggio fa con le correnti normali di elettroni in un circuito classico. La batteria viene caricata applicando un campo magnetico esterno, che può quindi essere spento e fungere da interruttore. Consiste in un nanofilo InAs drogato di tipo “n” che forma il nucleo di base della batteria (la pila) e cavi superconduttori in Alluminio come poli.

Questo lavoro contribuisce agli enormi progressi compiuti nella tecnologia quantistica che potrebbero rivoluzionare sia le tecniche informatiche (computer quantistico) e di sensori di nuova generazione, sia la medicina e le telecomunicazioni nel prossimo futuro.