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Titre original :
Advances in High Temperature Superconductors and their Applications
Contenu du livre :
Le professeur Heike Kamerlingh Onnes a découvert la supraconductivité en mesurant la résistivité du mercure. De façon surprenante, la résistivité du mercure cesse à 4,2 K et ce phénomène est connu sous le nom de supraconductivité. Il se rendit compte de l'importance de cette découverte pour la production de champs magnétiques importantspl. delateIl se rendit compte que la supraconductivité était un nouvel état thermodynamique avec des propriétés électriques et magnétiques particulières. Cela a ouvert la voie à la découverte d'autres supraconducteurs. Des éléments simples tels que l'étain, l'indium ou le plomb présentaient la température critique la plus élevée (Tc), soit 7,2 K. Ils étaient appelés supraconducteurs de type 1. Le nitrure de niobium s'est avéré supraconducteur à 16 K en 1941 et le silicium de vanadium a montré des propriétés supraconductrices à 17. 5 K en 1953. Les alliages de Nb et les composés binaires ou plus complexes tels que Nb3Sn (Tc - 18 K), Nb-Ti (Tc -9 K), Ga, V avec Tc,23 K sont devenus des supraconducteurs de type II. Par la suite, il n'y a pas eu beaucoup d'améliorations dans le développement des supraconducteurs, bien que l'on s'attende à de merveilleuses applications des supraconducteurs. Trois décennies plus tard, les fullerènes, comme les supraconducteurs céramiques, ont été découverts. Il y a une dizaine d'années, on a découvert le MgB2 avec Tc = 39 K. Ces supraconducteurs ont été produits de manière routinière sous forme de fils pour produire des champs magnétiques plus importants. Dans tous ces cas, le refroidissement était assuré par de l'hélium liquide.
Une théorie microscopique complète de la supraconductivité dans les métaux a été proposée en 1957 par John Bardeen, Leon Cooper et Robert Schrieffer (la théorie dite « BCS »), ce qui leur a valu le prix Nobel de physique. En 1986, George Bednorz et Karl Mueller ont découvert une supraconductivité fragile dans la famille des cuprates à 30 K, ce qui a marqué le début d'une nouvelle ère. Inspirés par les travaux de Bednorz et Mueller sur la supraconductivité à haute température (HTS), Paul Chu et ses associés de l'université de Houston ont découvert, en 1987, 123 composés. Il s'agit de l'YBCO (Yttrium1-Barium2-Cuivre3-Oxygène7) et de l'iso-structure RBCO (Rare-earth1-Barium2-Cuivre3-Oxygène7) qui ont une Tc de 93 K. Avant 1987, tous les matériaux supraconducteurs avaient des températures critiques plus basses (Tc) et ne fonctionnaient donc qu'à des températures proches du point d'ébullition de l'hélium liquide (4,2 K) ou de l'hydrogène liquide (20,28 K), la température la plus élevée étant celle du Nb3Ge à 23 K. Ils étaient connus sous le nom de supraconducteurs à basse température. L'YBCO a été le premier matériau à devenir supraconducteur au-dessus de 77 K (point d'ébullition de l'azote liquide) et, par la suite, une série de matériaux supraconducteurs à haute température ont été découverts. Ces matériaux supraconducteurs sont largement connus sous le nom de supraconducteurs à haute température, car leur Tc dépasse la limite prescrite par la théorie BCS. Les supraconducteurs à haute température sont potentiellement précieux car l'azote liquide est moins cher que l'hélium liquide.
L'YBCO possède des propriétés supraconductrices et physiques supérieures. Les bobines réceptrices YBCO dans les spectromètres RMN ont amélioré la résolution des spectromètres RMN d'un facteur 3 par rapport à celle obtenue avec des bobines conventionnelles. Le groupe de Paul Chu détient le record actuel de Tc de 164 K dans le cuprate supraconducteur à base de mercure et de baryum sous pression. Leurs travaux ont conduit à une succession rapide de nouveaux matériaux supraconducteurs à haute température, ouvrant une nouvelle ère dans la science des matériaux, la chimie et la technologie. En outre, la structure du composé supraconducteur à haute température Bi2Sr2Ca2Cu2O10 (BiSCCO), dont la température est de 110 K, a été rapportée. En 1993, des cuprates mercuriques, des céramiques pérovskites supraconductrices avec des températures de transition Tc =138 K ont également été signalés.
