La supraconductivité est une propriété affichée par certains matériaux à très basse température. Matériaux trouvés à avoir cette propriété comprennent les métaux et leurs alliages (étain, aluminium et autres), des semi-conducteurs, et certaines céramiques connues comme les cuprates qui contiennent du cuivre et de l'oxygène atomes. Un supraconducteur conduit l'électricité sans résistance, une propriété unique. Il repousse également les champs magnétiques parfaitement dans un phénomène connu comme l'effet Meissner, perdre interne champ magnétique qu'il aurait pu avoir avant d'être refroidi à une température critique. En raison de cet effet, certains peuvent être faites pour flotter sans cesse au-dessus d'un champ magnétique intense.
Pour la plupart des matériaux supraconducteurs, la température critique est inférieure à 30 K (-406 ° C environ ou -243 ° C). Certains matériaux, appelés supraconducteurs à haute température, à faire la transition de phase à cet état à des températures critiques beaucoup plus élevées, généralement supérieures à 70 K (-334 ° C environ ou -203 ° C) et parfois aussi élevé que 138 K (environ -211 ° F ou 135 ° C). Ces matériaux sont presque toujours céramique cuprate-perovskite. Ils présentent des propriétés légèrement différentes de celles des autres supraconducteurs, et la façon dont ils transition n'a toujours pas été entièrement expliqué. Parfois, ils sont appelés supraconducteurs de type II pour les distinguer du type I. plus conventionnel
La théorie des supraconducteurs, à basse température classique, cependant, est bien compris. Dans un conducteur, les électrons circulent à travers un réseau ionique des atomes, libérant une partie de leur énergie dans le réseau et faire chauffer le matériau. Ce flux est appelé électricité. Parce que les électrons sont continuellement cogner contre le réseau, une partie de leur énergie est perdue et le courant électrique diminue en intensité en se déplaçant à travers le conducteur. C'est ce que l'on entend par résistance électrique en conduction .
Dans un supraconducteur, les électrons circulant se lient les uns aux autres dans des dispositions appelées paires de Cooper, qui doit recevoir une secousse brutale de l'énergie pour être brisées en morceaux. Les électrons dans les paires de Cooper présentent des propriétés superfluidic, qui coule sans cesse, sans résistance. Les moyens de froid extrême que ses atomes membres ne vibrent pas assez intensément pour briser les paires de Cooper à part. Par conséquent, les paires restent indéfiniment liés l'un à l'autre, tant que la température reste en dessous de la valeur critique.
Les électrons en paires de Cooper s'attirent grâce à l'échange de phonons, unités quantifiées des vibrations, dans le réseau de vibration de la matière. Les électrons ne peut pas coller directement les uns aux autres dans la façon dont les nucléons font parce qu'ils ne connaissent pas la force forte que l'on appelle, la «colle» qui maintient les protons et les neutrons ensemble dans le noyau. En outre, les électrons sont tous chargés négativement, et par conséquent se repoussent s'ils deviennent trop rapprochés. Chaque électron augmente légèrement la charge du réseau atomique qui l'entoure, cependant, la création d'un domaine de charge positive nette qui attire à son tour d'autres électrons. La dynamique de Cooper appariement dans les supraconducteurs conventionnels ont été décrites mathématiquement par la théorie BCS de supraconduction, développé en 1957 par John Bardeen, Leon Cooper et Robert Schrieffer.
Alors que les scientifiques continuent de découvrir de nouveaux matériaux supraconducteurs à des températures plus élevées, ils se rapprochent de la découverte d'un matériau qui va intégrer avec nos réseaux électriques et des systèmes électroniques sans encourir d'énormes factures de réfrigération. Un progrès important a été fait en 1986, lorsque JG Bednorz et KA Müller ont découvert ceux qui travaillent à des températures plus élevées, ce qui soulève suffisamment la température critique que la froideur nécessaire pourrait être atteint avec un liquide azote liquide plutôt qu'avec cher hélium . Si les chercheurs ont pu découvrir des documents supplémentaires qui pourraient être utilisés de cette façon, il serait peut devenir économiquement possible de transmettre de l'énergie électrique sur de très longues distances sans aucune perte de puissance. Une variété d'autres applications existent également dans les accélérateurs de particules, les moteurs, transformateurs, stockage d'énergie, filtres magnétiques, balayage IRMf et lévitation magnétique
