Un superconduttore ad alta temperatura (HTS) è un materiale che dimostra proprietà elettriche superconduttive al di sopra della temperatura allo stato liquido dell’elio. Si credeva che questo intervallo di temperatura, da circa -452° a -454° Fahrenheit (-269° a -270° Celsius) fosse il limite teorico per la superconduttività. Nel 1986, tuttavia, i ricercatori statunitensi Karl Muller e Johannes Bednorz scoprirono un gruppo di composti superconduttori ad alta temperatura a base di rame. Questi cuprati, come l’ossido di rame di bario di ittrio, YBCO7, variazioni sull’ossido di rame di stronzio di lantanio, LSCO e ossido di rame di mercurio, HgCuO, hanno mostrato superconduttività a temperature fino a -256° Fahrenheit (-160° Celsius).
La scoperta di Muller e Bednorz ha portato all’assegnazione del Premio Nobel per la fisica nel 1987 ad entrambi i ricercatori, ma il campo ha continuato ad evolversi. Lo studio in corso nel 2008 ha prodotto una nuova classe di composti che hanno mostrato superconduttività, basata sugli elementi di ferro e arsenico, come l’arsenico di ferro e ossido di lantanio, LaOFeAs. È stato dimostrato per la prima volta come superconduttore ad alta temperatura da Hideo Hosono, un ricercatore di scienza dei materiali in Giappone, a un intervallo di temperatura di -366° Fahrenheit (-221° Celsius). Altri elementi rari mescolati con il ferro, come cerio, samario e neodimio, hanno creato nuovi composti che hanno anche dimostrato proprietà superconduttive. Il record del 2009 per un superconduttore ad alta temperatura è stato raggiunto con un composto composto da tallio, mercurio, rame, bario, calcio, stronzio e ossigeno combinati, che dimostra la superconduttività a -211° Fahrenheit (-135° Celsius).
Il focus del campo della ricerca sui superconduttori ad alta temperatura a partire dal 2011 è stata l’ingegneria della scienza dei materiali di composti migliori. Quando sono state raggiunte temperature di -211° Fahrenheit (-135° Celsius) per i materiali superconduttori, questo ha permesso di esaminarne le qualità in presenza di azoto liquido. Poiché l’azoto liquido è un componente comune e stabile di molti ambienti di laboratorio ed esiste a una temperatura di -320° Fahrenheit (-196° Celsius), ha reso la sperimentazione di nuovi materiali molto più pratica e diffusa.
Il vantaggio della tecnologia dei superconduttori per la società convenzionale richiede ancora materiali in grado di funzionare a temperatura ambiente. Poiché i superconduttori non offrono letteralmente alcuna resistenza al flusso elettrico, la corrente potrebbe passare attraverso il filo superconduttore quasi all’infinito. Ciò ridurrebbe i tassi di consumo energetico per tutte le esigenze elettriche, oltre a rendere tali dispositivi ultraveloci rispetto alla tecnologia elettronica standard. Potenti magneti sarebbero disponibili per treni a levitazione magnetica a prezzi accessibili, applicazioni mediche e produzione di energia da fusione. Inoltre, tali tecnologie di superconduttori potrebbero includere lo sviluppo di computer quantistici potenzialmente centinaia di milioni di volte più veloci nell’elaborazione dei dati rispetto a quelli esistenti nel 2011.