Supraconductivité
est une propriété affichée par certains matériaux à très basse température.
Les matériaux ayant cette propriété comprennent les métaux et leurs alliages
(étain, aluminium et autres), certains semi-conducteurs et certaines céramiques
appelés cuprates qui contiennent des atomes de cuivre et d’oxygène. UNE
supraconducteur conduit l’électricité sans résistance, un
biens. Il repousse également parfaitement les champs magnétiques dans un phénomène
connu sous le nom d’effet Meissner, perdant tout champ magnétique interne
aurait pu avoir avant d’être refroidi à une température critique. Parce que
de cet effet, certains peuvent être amenés à flotter sans fin au-dessus d’un fort
champ magnétique.
Pour un
la plupart des matériaux supraconducteurs, la température critique est inférieure à environ
30 K (environ -406°F ou -243°C). Certains matériaux, appelés
supraconducteurs à haute température, faire la transition de phase à ce
état à des températures critiques beaucoup plus élevées, généralement supérieures à 70 K
(environ -334°F ou -203°C) et parfois jusqu’à 138 K
(environ -211°F ou -135°C). Ces matériaux sont presque
toujours des céramiques cuprate-pérovskite. Ils affichent un peu différent
propriétés que les autres supraconducteurs, et la façon dont ils font la transition a
n’a toujours pas été entièrement expliqué. Parfois, ils sont appelés Type II
supraconducteurs pour les distinguer du type plus conventionnel
I.
au jugement,
théorie des supraconducteurs conventionnels à basse température, cependant, est
bien compris. Dans un conducteur, les électrons circulent à travers un circuit ionique
réseau d’atomes, libérant une partie de leur énergie dans le réseau et
chauffer le matériau. Ce flux est appelé électricité. Parce que le
les électrons heurtent continuellement le réseau, certains de leurs
l’énergie est perdue et le courant électrique diminue en intensité à mesure qu’il
parcourt le conducteur. C’est ce que l’on entend par électrique
résistance en conduction.
In
un supraconducteur, les électrons qui circulent se lient les uns aux autres dans
arrangements appelés paires de Cooper, qui doivent recevoir une secousse substantielle
d’énergie à briser. Exposition d’électrons dans des paires de Cooper
propriétés superfluidiques, coulant sans fin sans résistance. Le
un froid extrême signifie que ses atomes membres ne vibrent pas intensément
assez pour séparer les paires de Cooper. Par conséquent, les paires restent
indéfiniment liés les uns aux autres tant que la température reste en dessous
la valeur critique.
Electrons
dans les paires de Cooper s’attirent par l’échange de phonons,
unités quantifiées de vibration, dans le réseau vibrant du
Matériel. Les électrons ne peuvent pas se lier directement les uns aux autres de la manière
les nucléons le font parce qu’ils ne subissent pas le soi-disant
force forte, la «colle» qui retient les protons et
neutrons ensemble dans le noyau. De plus, les électrons sont tous
chargés négativement et par conséquent se repoussent s’ils deviennent trop
rapprochées. Chaque électron augmente légèrement la charge du
réseau atomique qui l’entoure, cependant, créant un domaine de réseau
charge positive qui à son tour attire d’autres électrons. La dynamique de
L’appariement de Cooper dans les supraconducteurs conventionnels a été décrit
mathématiquement par la théorie BCS de la supraconduction, développée en 1957
par John Bardeen, Leon Cooper et Robert Schrieffer.
As
les scientifiques continuent de découvrir de nouveaux matériaux supraconducteurs à des niveaux plus élevés
températures, ils approchent de la découverte d’un matériau qui
intégrer à nos réseaux électriques et conceptions électroniques sans encourir
énormes factures de froid. Une avancée importante a été réalisée en 1986 lorsque
JG Bednorz et KA Müller ont découvert ceux qui travaillent à
températures plus élevées, augmentant la température critique suffisamment pour que le
la froideur nécessaire pourrait être obtenue avec de l’azote liquide plutôt que
avec de l’hélium liquide coûteux. Si les chercheurs pouvaient découvrir d’autres
matériaux qui pourraient être utilisés de cette manière, peut-être deviendrait-il
économiquement possible de transmettre de l’énergie électrique pendant très longtemps
distances sans aucune perte de puissance. Une variété d’autres applications également
existent dans les accélérateurs de particules, les moteurs, les transformateurs, les accumulateurs d’énergie,
filtres magnétiques, IRMf et lévitation magnétique