La supraconductivité est un sujet dans la science des matériaux qui est une mesure de la façon dont un matériau conducteur d'électricité. La plupart des matériaux conducteurs d'électricité tels que le cuivre pur, présentent un certain degré de résistance intégré qui provoque un peu d'électricité à être perdue. Bien que cette résistance diminue avec des températures plus froides, pour de nombreuses substances, cette résistance ne peut pas être zéro. Cependant, certains matériaux peuvent être créés qui sont appelés supraconducteurs, qui ont leurs propres propriétés uniques.
Introduction à la supraconductivité
Lorsqu'un matériau est supraconductrice, il est capable de conduire l'électricité avec exactement une résistance électrique nulle. Par conséquent, aucun des dissipe l'électricité, ce qui permet au matériau de passer complètement et totalement sur l'ensemble de l'électricité, ce qui en fait un matériau idéal pour un fil. La plupart des matériaux qui présentent la supraconductivité ne le font que des températures très basses - moins de -250 degrés Celsius. Le concept de la supraconductivité a été découvert en 1911 par Heike Onnes. En 1933, on a découvert que les matériaux supraconducteurs seraient capables de repousser les champs magnétiques. Le domaine de la supraconductivité a fait un bond important en 1957 lorsque trois physiciens ont développé la première théorie généralement acceptée de la supraconductivité. Le champ a aussi progressé dans les années 1980 avec la création de supraconducteurs à base de carbone, ainsi que les supraconducteurs "designer". Ce fut cette époque qui a également annoncé la découverte de la supraconductivité à haute température.
Supraconductivité à haute température
Lorsqu'un matériau présente une supraconductivité à haute température, il est capable de maintenir des propriétés supraconductrices à des températures supérieures à -250 degrés Celsius. Pendant de nombreuses années, cela n'a pas été pensé pour être possible, en théorie. Cependant, en 1986, Karl Müller et Johannes Bednorz ont découvert le premier supraconducteur à haute température.
cuprates Supraconducteurs
Les premiers supraconducteurs à haute température ont été fabriqués à partir d'un matériau appelé cuprate. Cuprate est constitué d'un atome de cuivre combiné avec deux atomes d'oxygène. La théorie derrière ces matériaux est que les couches sont faiblement cuprate maintenues ensemble, ce qui permet à la supraconduction. Entourant la couche de cuprate sont d'autres molécules qui contribuent à stabiliser la molécule de cuprate. Ces autres molécules sont appelées dopants. Le mécanisme réel par lequel ces cuprates supraconducteurs à haute température de travail est encore en débat.
Types de cuprates Conductors
Le premier supraconducteur à haute température est constitué d'une couche de cuprate qui était entouré par un autre élément appelé lanthane. Il a été capable de supraconductivité à environ -240 degrés Celsius. Remplacement du lanthane avec un autre élément, l'yttrium, créé un matériau qui pourrait supraconducteur à des températures autour de -180 degrés Celsius. Ce fut une grande réussite parce que cela signifiait que le supraconducteur peut être refroidi à l'azote liquide, qui est relativement facile à faire. Le supraconducteur à haute température est constitué d'un mélange de cuivre, l'oxygène, le thallium, le mercure, le baryum et le calcium, et il peut supraconductivité à environ -140 degrés Celsius.
Supraconducteurs à base de fer
En 2008, Hideo Hosono et d'autres scientifiques de matériaux ont découvert que d'un supraconducteur à base de fer, entouré par le lanthane, a également permis de supraconduction à des températures relativement élevées (-240 degrés Celsius). D'autres chercheurs ont constaté que le remplacement du lanthane avec d'autres matériaux provoque la température supraconductrice pour être encore plus élevé, à environ -220 degrés Celsius. L'espoir est qu'en apprenant plus sur ces supraconducteurs à base de fer, les scientifiques peuvent aussi acquérir une meilleure compréhension de ceux cuprates.
utilisations pratiques
Supraconductivité à haute température a dépassé la spéculation théorique et la recherche universitaire pour être commercialement utile. Les supraconducteurs à haute température ont été utilisées pour développer des produits électroniques spéciaux pour le domaine médical où ils peuvent fournir une précision inégalée pour les mesures électroniques. Supraconductivité à haute température pourrait également jouer un rôle dans la création de nouvelles formes de puces électroniques.