Un supraconducteur a la capacité de conduire l'électricité sans résistance électrique lorsqu'il est refroidi à sa température critique proche du zéro absolu. La résistance se réfère à la capacité d'une substance pour résister au passage d'un courant électrique. La résistivité des conducteurs métalliques diminue à mesure que la température baisse, mais la présence d'impuretés dans la structure des limites métalliques qui diminuent de réseau moléculaire. Un courant électrique circulant à travers un fil supraconducteur sans obstructions peut se déplacer indéfiniment, ne nécessitant aucune source d'alimentation.
Cristal Lattice Structure
Electrons en mouvement forment un courant électrique, mais la résistance à l'écoulement électrique dans un résultat de conducteurs dans une augmentation de la chaleur. Deux facteurs provoquant opposition à l'écoulement de l'électricité comprennent des impuretés, qui empêchent le flux d'électrons par collisions, et les vibrations résultant du chauffage accrue qui provoquent les atomes se déplacent autour du réseau maillé et entrent en collision avec des électrons en mouvement.
Lorsque des matériaux supraconducteurs à refroidir à leurs températures critiques, ils ont des caractéristiques supraconductrices sous la forme de structures en treillis cristallins constitués de motifs récurrents de base. Ces structures ont une plus grande stabilité, car la liaison électronique permet un écoulement sans restriction de courant.
Selon le BCS (Bardeen Cooper Schreiffer) Théorie, les températures ultra froides ralentissent les vibrations moléculaires au point où les électrons se déplaçant forment des paires qui voyagent à travers la structure du réseau, la création de parcours vacants. paires d'électrons suivants le long du chemin ne sont pas obstrués, et ce courant peut continuer indéfiniment couler.
Type 1
Cette catégorie supraconductrice comprend les métaux qui présentent une certaine conductivité à température ambiante, mais nécessitent des températures de surfusion pour ralentir les vibrations moléculaires suffisamment pour faciliter le flux d'électrons libre. Leur structure est composée de treillis métalliques purs, et leurs températures critiques approche du zéro absolu (-459.67 degrés Fahrenheit). L'aluminium, le plomb, le mercure, l'étain, le titane, le tungstène et le zinc sont de type 1 superconducteurs.
type 2
Ces semi-conducteurs sont connus comme les supraconducteurs durs parce que leur transition d'un état normal à un état supraconducteur est progressif. Les chercheurs ont développé ces conducteurs synthétiques dans les laboratoires. Leurs structures en treillis sont généralement à base de métaux, y compris le vanadium, le technétium, le niobium, les composés métalliques et alliages. Leurs températures critiques requises sont plus élevés, allant de -459.67 degrés à environ -211,27 degrés Fahrenheit. Dans cette gamme de températures critiques, les scientifiques trouvent des applications plus pratiques pour une utilisation scientifique et commerciale.
Supraconducteurs céramiques et organiques
matériaux céramiques fonctionnent généralement comme des isolants, mais supraconducteurs à haute température sont des matériaux céramiques avec des couches de cuivre-oxyde espacées de façon intermittente avec des couches contenant du baryum et d'autres matériaux formant la structure en treillis typique des supraconducteurs. La température critique de -234,67 degrés Fahrenheit donne céramiques supraconductrices l'avantage de pouvoir fonctionner avec refroidissement à l'azote liquide. Les chercheurs ont trouvé un problème avec la céramique, en ce qu 'ils sont difficiles à façonner en des formes utiles. Cela a retardé la recherche indéfiniment.
conducteurs organiques sont des matériaux constitués de grosses molécules organiques renfermant en moyenne 20 atomes de carbone. Cette catégorie de supraconducteurs moléculaires comprend des sels moléculaires, les polymères et les systèmes de carbone pur dans des formations treillis.