di Riccardo Meggiato

Osservate questa stringa: BaTIO3. Può sembrare una password, ma in verità è una formula chimica. Si tratta, infatti, del titanato di bario, una preziosa e versatile polvere bianca ottenuta surriscaldando il biossido di titanio e il carbonato di bario. A livello microscopico è composta da cristalli ferroelettrici, cioè dotati di un’elevatissima costante dielettrica. Paroloni complessi per indicare un composto dalle molteplici caratteristiche, la cui resistenza elettrica cambia al variare della temperatura; inoltre è perfetto per gli “switch”, cioè per chiudere e aprire un circuito. Queste e altre funzionalità lo rendono uno dei protagonisti nella produzione di componenti e gadget elettronici di cui facciamo uso quotidianamente: infatti il BaTIO3 rappresenta una delle componenti principali di  smartphone, tablet, computer e persino automobili.

Il problema è che, fino a oggi, le meraviglie di cui è capace questo composto chimico avevano un’origine quasi sconosciuta. Erano certamente noti ai tecnici le caratteristiche degli atomi che rendono i nostri dispositivi sempre più efficienti, ma non si conosceva la loro esatta disposizione all’origine della formazione dei cristalli di titanato di bario. Eppure, come insegnano gli scienziati, conoscere la struttura di un qualsiasi materiale ci consente di sfruttarne tutte le potenzialità.

Dark Field, progettato in Danimarca, che può essere tradotto più o meno con “Campo Oscuro”, è uno dei più innovativi microscopi a raggi X al mondo. Non funziona per esposizione diretta alla luce del campione, come i classici microscopi a cui siamo abituati, bensì cattura la luce riflessa. Questo consente di arrivare fin dentro la struttura anche di cristalli così complessi come quello del titanato di bario. Dietro lo sviluppo di Dark Field c’è il lavoro del professor Henning Friis Poulsen e del suo team del Dipartimento di Fisica dell’Università della Danimarca, che sono riusciti a costruire un microscopio in grado di mostrare con precisione il movimento della struttura molecolare di un composto, come si trattasse di un filmato tridimensionale. In questo modo non è solo possibile determinare, con precisione, come sia disposta una molecola, ma anche come questa si deformi quando sottoposta a stimoli esterni di natura meccanica, chimica, elettrica, magnetica o di altro tipo.

Hugh Simons, componente del team, è entusiasta delle possibilità offerte da Dark Field nello studio del titanato di bario soprattutto in merito all’osservazione degli atomi e del loro comportamento in varie condizioni e in tempo reale.

I risultati delle indagini non hanno certo tardato ad arrivare. Si è già scoperto, per esempio, che il titanato di bario, sottoposto a corrente elettrica, reagisce con una potenza mille volte superiore a quella che si supponeva. Le implicazioni di questa prima scoperta sono enormi, ma per ora i ricercatori sono impegnati a perfezionare il microscopio che, al momento, è ancora in forma embrionale e non sarà pronto prima del 2023. Per allora, si prospettano nuove conquiste pronte a migliorare la nostra vita di tutti i giorni.