Un gruppo di ricerca cinese ha sviluppato una nuova tecnologia di raffreddamento criogenico basata su una lega di terre rare che potrebbe ridurre drasticamente la dipendenza dall’elio-3, materiale oggi fondamentale ma estremamente raro per applicazioni a temperature sub-kelvin.
Il sistema, realizzato sotto forma di modulo compatto a stato solido e privo di parti in movimento, è stato in grado di raggiungere una temperatura minima di 106 millikelvin (mK), ovvero –273 °C, molto vicina allo zero assoluto. Il risultato è stato ottenuto utilizzando un composto denominato EuCo₂Al₉ (ECA), una lega a base di europio, cobalto e alluminio caratterizzata da una conducibilità termica paragonabile a quella dei metalli.
Il principio fisico alla base della tecnologia è quello della refrigerazione adiabatica per demagnetizzazione (ADR), un metodo noto da tempo ma finora limitato da materiali poco efficienti nel trasferire il freddo. Il processo prevede l’applicazione di un campo magnetico che allinea i momenti magnetici interni del materiale, con conseguente rilascio di calore. Successivamente, rimuovendo il campo in condizioni isolate, i momenti tornano a uno stato disordinato assorbendo calore e abbassando ulteriormente la temperatura.
Storicamente, uno dei limiti principali di questa tecnica è stata la scarsa conducibilità termica dei materiali impiegati: erano in grado di raffreddarsi, ma non di trasferire efficacemente il freddo ai dispositivi circostanti. La lega ECA sembra superare questo collo di bottiglia, consentendo non solo l’auto-raffreddamento, ma anche un’efficiente dissipazione del calore verso altri componenti.
Oggi il raffreddamento a temperature prossime allo zero assoluto si basa prevalentemente sulla refrigerazione a diluizione, che richiede elio-3. Questo isotopo, oltre a essere costoso e raro, è legato a filiere produttive complesse e concentrate in pochi Paesi.
La nuova soluzione elimina completamente la necessità di elio-3, aprendo la strada a sistemi criogenici più compatti, leggeri e potenzialmente scalabili. Le implicazioni sono rilevanti in diversi ambiti: dai computer quantistici basati su chip superconduttivi, fino a sensori ultrasensibili, applicazioni militari avanzate e missioni spaziali.
Secondo quanto comunicato dall’Accademia Cinese delle Scienze, il materiale sarebbe già compatibile con la produzione su larga scala, e un primo modulo di refrigerazione interamente metallico è stato dimostrato con successo.