Un gruppo di ricercatori del dipartimento di fisica di Sapienza e del dipartimento di fisica applicata della Hebrew University of Jerusalem ha osservato per la prima volta la percolazione in tre dimensioni

Un gruppo di ricercatori dei dipartimenti di fisica di Sapienza e della Hebrew University of Jerusalem ha pubblicato nel volume 126 della rivista Physical Review Letters i risultati dello studio sulla percolazione in un supercristallo ferroelettrico di persovskite.

La percolazione è il lento fluire di un liquido attraverso un solido poroso, un po’ come l’acqua attraverso la polvere di caffè nella moka. Nello studio del fenomeno ci si chiede se il fluido possa raggiungere il lato opposto del solido. Questo succede sotto determinate condizioni e diventa un processo molto rapido e incontrollabile se si supera la cosiddetta soglia di percolazione. Per analogia si è sviluppata una teoria della percolazione, che studia la dinamica di “reti” di qualsiasi tipo quando cambiano le connessioni al loro interno. Questa teoria ha applicazioni in svariati ambiti, dalla diffusione di infezioni e la propagazione degli incendi, alla desertificazione e le attività cerebrali e addirittura allo studio del traffico, dove gli automobilisti assumono il ruolo del fluido che deve attraversare gli ingorghi fino all’altro capo della città, sperando di raggiungere la soglia di percolazione cosicché ogni strada diventi velocemente percorribile.

Il gruppo di ricerca a capo della pubblicazione ha utilizzato un materiale particolare, un supercristallo ferroelettrico di perovskite, che ha un indice di rifrazione tale da non disperdere la luce che lo attraversa, trasmettendola, quindi, senza perdita di informazione. Con l’utilizzo di laser e tecniche di proiezione ortografica digitale, è stato osservato il comportamento del materiale e della luce al suo interno sotto l’effetto di campi magnetici, al di sotto della temperatura di Curie, cioè la temperatura limite per far mantenere ai materiali la loro magnetizzazione. Per la prima volta hanno assistito alla percolazione in un reticolo tridimensionale, in precedenza prevista solo teoricamente. 

“Al centro della percolazione osservata c’è un comportamento governato da dimensioni frattali, caratterizzato cioè da oggetti che si ripetono allo stesso modo su diverse scale di ingrandimento, come la forma autoreplicante del cavolfiore. All’interno del supercristallo la diffusione avviene cioè in modo autosimilare”,spiega Eugenio Del Re, del dipartimento di fisica di Sapienza, coordinatore dello studio. 

Il lavoro apre nuove possibilità per la raccolta e l’immagazzinamento di energia, per esempio nei pannelli solari, e la trasmissione efficace di informazioni senza dispersione. 

{Immagine in evidenza: da Wikimedia Commons}