Qu'est-ce qu'un supraconducteur à haute température?

Un supraconducteur à haute température (HTS) est un matériau qui présente des propriétés électriques supraconductrices supérieures à la température à l'état liquide de l'hélium. On pensait que cette plage de température, comprise entre -269 et -270 ° Celsius (environ -452 et -454 ° Fahrenheit) était la limite théorique de la supraconductivité. Cependant, en 1986, les chercheurs américains Karl Muller et Johannes Bednorz ont découvert un groupe de composés supraconducteurs à haute température à base de cuivre. Ces cuprates, tels que l'oxyde de cuivre yttrium baryum, YBCO 7 , les variations de l'oxyde de cuivre et de lanthane strontium, LSCO, et l'oxyde de cuivre et de mercure, HgCuO, ont montré une supraconductivité à des températures pouvant atteindre -160 ° C (-160 ° Celsius).

La découverte de Muller et Bednorz a conduit à l'attribution du prix Nobel de physique en 1987 aux deux chercheurs, mais le domaine a continué d'évoluer. L’étude en cours en 2008 a permis de mettre au point une nouvelle classe de composés présentant une supraconductivité, à base d’éléments de fer et d’arsenic, tels que l’oxyde de lanthane, l’arsenic ferreux, LaOFeAs. Il a été présenté pour la première fois en tant que supraconducteur à haute température par Hideo Hosono, chercheur en science des matériaux au Japon, à une plage de température de -366 ° F (-221 ° Celsius). D'autres éléments rares mélangés avec du fer, tels que le cérium, le samarium et le néodyme, ont créé de nouveaux composés présentant également des propriétés supraconductrices. Le record de 2009 pour un supraconducteur à haute température a été atteint avec un composé de thallium, mercure, cuivre, baryum, calcium, strontium et oxygène combinés, qui démontre une supraconductivité à -213 ° C (-115 ° C).

Depuis 2011, le domaine de la recherche sur les supraconducteurs à haute température est axé sur l'ingénierie des meilleurs composés en science des matériaux. Lorsque les matériaux supraconducteurs ont atteint des températures de -135 ° Celsius (-211 ° Fahrenheit), leurs qualités ont pu être examinées en présence d'azote liquide. Étant donné que l'azote liquide est un composant commun et stable de nombreux environnements de laboratoire et qu'il existe à une température de -320 ° F (-196 ° Celsius), il a été beaucoup plus pratique et répandu de tester de nouveaux matériaux.

Les avantages de la technologie supraconductrice pour la société conventionnelle exigent toujours des matériaux capables de fonctionner à une température proche de la température ambiante. Puisque les supraconducteurs n'offrent littéralement aucune résistance au flux électrique, le courant pourrait traverser le fil supraconducteur presque indéfiniment. Cela réduirait les taux de consommation d'énergie pour tous les besoins électriques et rendrait de tels dispositifs ultra rapides par rapport à la technologie électronique standard. Des aimants puissants deviendraient disponibles pour les trains à lévitation magnétique abordables, les applications médicales et la production d'énergie de fusion. De plus, ces technologies supraconductrices pourraient inclure le développement d'ordinateurs quantiques potentiellement plusieurs centaines de millions de fois plus rapide que celui de 2011 pour le traitement des données.

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