Lifestyle Un materiale che si contrae con il calore: la scoperta che potrebbe rendere più stabile la tecnologia di precisione
Uno studio della Tokyo Metropolitan University descrive un materiale che, invece di dilatarsi, si restringe quando viene riscaldato. Il fenomeno, legato a un riassetto magnetico interno, potrebbe in futuro aiutare a proteggere dispositivi estremamente sensibili come sensori, telescopi o microchip.
11.03.2026, 16:00
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Quando la temperatura aumenta, quasi tutti i materiali si espandono.
È un principio noto e visibile anche nella vita quotidiana: ponti dotati di giunti di dilatazione, binari ferroviari posati con margini di espansione o vetro che può incrinarsi con sbalzi termici. In molti ambiti tecnologici, però, anche variazioni minime di lunghezza possono compromettere la precisione di un dispositivo.
Per questo gli ingegneri cercano da anni materiali capaci di mantenere dimensioni stabili al variare della temperatura. Ora uno studio della Tokyo Metropolitan University descrive un composto che si comporta in modo sorprendentemente diverso: invece di espandersi con il calore, si contrae lungo una direzione specifica.
Il materiale, indicato con la formula CoZr₂H₃,₄₉, è una combinazione di cobalto, zirconio e idrogeno. Non è solo la composizione a renderlo particolare, ma il modo in cui gli atomi si organizzano al suo interno. Quando la temperatura scende sotto 139 kelvin (circa -134 °C), il materiale cambia stato magnetico e la sua struttura reagisce in modo inusuale.
In questa fase il composto non si restringe in tutte le direzioni: si contrae lungo un asse cristallino mentre continua ad espandersi lungo un altro. Questa risposta anisotropa permette, almeno in teoria, di compensare le tensioni generate dal calore nei sistemi tecnici più sensibili. Le misurazioni indicano infatti un coefficiente di espansione pari a -9,5 micrometri per metro e kelvin lungo una direzione e +7,68 lungo un'altra.
Il ruolo chiave è svolto dall'idrogeno. Nel materiale di partenza, privo di questo elemento, il composto presenta proprietà di superconduttività a temperature estremamente basse. L'introduzione dell'idrogeno modifica però la struttura elettronica e induce un comportamento ferromagnetico, cioè un allineamento ordinato delle regioni magnetiche interne. È proprio questa riorganizzazione magnetica a generare la contrazione.
Come spiegano gli autori dello studio: «Abbiamo scoperto un comportamento di espansione negativa uniaxiale nella fase ferromagnetica debole di CoZr₂H₃,₄₉». In altre parole, il magnetismo interno può determinare se un materiale si espande o si restringe quando la temperatura cambia.
Il fenomeno si manifesta solo a temperature estremamente basse, quindi non ha ancora applicazioni dirette nella vita quotidiana. Tuttavia apre una strada interessante per la progettazione di materiali compositi in grado di compensare la dilatazione termica, mantenendo stabili strumenti che richiedono precisione assoluta.
In futuro materiali con proprietà opposte potrebbero essere combinati tra loro: uno si espande, l'altro si contrae leggermente. Il risultato sarebbe una struttura complessivamente più stabile, un vantaggio decisivo in campi come l'aerospazio, l'ottica di precisione, la sensoristica avanzata o l'elettronica di alta precisione.
