Le phénomène de supraconductivité a été découvert en 1911 par un étudiant en physique, Gilles Holst, sous la direction du physicien néerlandais Kamerlingh Onnes (ce dernier s'étant par la suite approprié cette découverte), durant une expérience sur la conductivité du mercure à l'état solide. Il s'aperçut que la résistance de ce métal s'annulait à 4,15 K. Pour cette découverte, il a reçu le prix Nobel de physique en 1913. Des expériences avec de nombreux autres éléments montrèrent que certains possédaient des facultés de supraconductivité, mais d'autres non :
Citons en 1913 le plomb à 7 K et en 1941 le nitrure de niobium à 16 K.
En 1933 Meissner et Ochsenfeld découvrent que les supraconducteurs repoussent le champ magnétique, un phénomène connu sous l'appellation d'effet Meissner. En 1935, les frères Fritz et Heinz London ont montré que l'effet Meissner est une conséquence de la minimisation de l'énergie libre transportée par le courant supraconducteur.
En 1950, une théorie phénoménologique dite de Ginzburg-Landau fut élaborée par Landau et Ginzburg. Cette théorie a été un succès pour expliquer les propriétés macroscopiques des supraconducteurs en utilisant l'équation de Schrödinger. En particulier, Abrikosov montra qu'avec cette théorie on peut prévoir qu'il existe deux catégories de supraconducteurs (appelés type I ou type II). Abrikosov et Ginzburg ont reçu le prix Nobel 2003 pour ce travail (Landau étant décédé en 1968).
C'est en 1950 que l'on constate que la température critique dépend de la masse isotopique.
Une théorie complète de la supraconductivité fut proposée en 1957 par Bardeen, Cooper, et Schrieffer. Connue sous l'appellation de leurs initiales théorie BCS, elle explique la supraconductivité par la formation de paires d'électrons (paires de Cooper) formant alors des bosons interagissant avec des phonons. Pour leur travail les auteurs eurent le prix Nobel de physique en 1972.
En 1959, Gorkov montra que la théorie BCS se ramène à la théorie de Ginzburg-Landau au voisinage de la température critique d'apparition de la supraconductivité.
En 1962, les premiers fils supraconducteurs (un alliage de niobium-titane) sont commercialisés par Westinghouse. La même année, Josephson prévoit théoriquement qu'un courant peut circuler à travers un isolant mince séparant deux supraconducteurs ; ce phénomène qui porte son nom : l'effet Josephson , est utilisé dans les SQUIDs. Ces dispositifs servent à faire des mesures très précises de h/e, et combiné avec l'effet Hall quantique, à la mesure de la constante de Planck h. Josephson a reçu le prix Nobel 1973.
En 1986, Bednorz et Müller ont découvert une supraconductivité à une température de 35 K dans des matériaux de structure perovskite de cuivre à base de lanthane (Prix Nobel de physique, 1987).
Très rapidement en remplaçant le lanthane par de l'yttrium, en produisant de l'YBa2Cu3O7, la température critique est montée à 92 K, dépassant la température de l'azote liquide qui est de 77 K. Cela est très important car l'azote liquide est produit industriellement et à bas prix et peut même être produit localement. Beaucoup de cuprates supraconducteurs ont été produits par la suite et la compréhension des mécanismes de cette supraconductivité est encore à découvrir. Malheureusement ces matériaux sont des céramiques et ne peuvent être travaillés aisément, de plus ils perdent facilement leur supraconductivité à fort champ et donc les applications se font attendre. Les recherches se poursuivent, pour diminuer la sensibilité aux champs, et pour augmenter la température critique. Après la température de l'azote liquide, atteinte, le seuil psychologique et économique est la glace carbonique (-80 °C).138 k
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Catégorie : Supraconductivité
Page imprimée dimanche 19 février 2012 à partir de l'url :
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