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RÉSUMÉ
Les supraconducteurs ont la propriété à une température donnée dite critique d'être parfaitement conducteurs de l'électricité. L’état supraconducteur se distingue de l’état normal par de nombreuses et diverses propriétés présentées dans cet article. La découverte des supraconducteurs à haute température critique, globalement supérieure à 80K, ouvre des débouchés commerciaux pour ces matériaux.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pascal TIXADOR : Directeur de Recherche au CNRS - Laboratoire d’électrotechnique de Grenoble (LEG) - Centre de recherche sur les très basses températures (CRTBT)
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Yves BRUNET : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble (INPG) - Laboratoire d’électrotechnique de Grenoble (LEG) - Centre de recherche sur les très basses températures (CRTBT)
INTRODUCTION
La supraconductivité est un phénomène remarquable, découvert dès 1911, dont la principale propriété est de rendre le matériau parfaitement et brutalement conducteur de l’électricité en dessous d’une température dite critique . Cependant, il a fallu attendre les années 1960 pour voir les premières applications réelles des supraconducteurs qui restent néanmoins encore aujourd’hui limitées à certaines niches. La découverte d’oxydes supraconducteurs présentant des températures critiques supérieures à 80 K, d’où le terme de « supraconducteurs à haute température critique », rend possible le développement commercial des applications supraconductrices. Bien d’autres matériaux présentent une supraconductivité (cf. encadré A), ce phénomène n’est donc pas rare.
L’état supraconducteur se distingue de l’état normal par de nombreuses et diverses propriétés qui seront présentées dans cet article. Les applications seront présentées dans les articles :
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Diamagnétisme. Effet Meissner
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1. Température critique et résistivité
La température critique (Tc ) est la température à laquelle le matériau voit sa résistivité électrique tomber au-dessous de toute valeur mesurable (figure 3). Paradoxalement, la résistivité du matériau à l’état normal, au-delà de la température critique peut être relativement élevée.
pour l’YBaCuO (YBa2Cu3O7-δ ), la résistivité à l’état normal atteint 100 à 10 000 fois celle du cuivre à 100 K.
L’évolution de la résistivité au-dessus de T c dépend du matériau (figure 3) :
-
elle peut être métallique ;
-
mais aussi de type semi-conducteur.
La transition entre les états normal et supraconducteur apparaît dans un intervalle de température extrêmement réduit pour des matériaux très purs et de quelques milli Kelvin pour les matériaux à bas T c . Les impuretés dans un supraconducteur ne détruisent pas la supraconductivité, mais augmentent sensiblement la largeur de transition.
La notion de résistivité nulle n’a pas de sens absolu. Expérimentalement, il est seulement possible de donner une borne supérieure, liée à la sensibilité des appareils de mesure. Les mesures les plus précises sont basées sur l’enregistrement de la décroissance exponentielle de l’induction magnétique créée par le courant circulant dans une bobine supraconductrice soigneusement court-circuitée. Une induction magnétique peut être mesurée avec une précision remarquable, notamment avec des dispositifs supraconducteurs (SQUID Supraconducting quantum Interference Device ). L’extraction de la constante de temps permet d’accéder à la résistance et donc à la résistivité.
le lecteur consultera utilement l’article – Les SQUID et leurs applications ...
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Température critique et résistivité
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MILES (J.), MILLS (R.G.) - Observation of persistent current in a superconducting solenoid. - Physical Review Letters, vol. 10, p. 93-96 (1963).
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(2) - BEDNORZ (J.G.), MULLER (K.) - Possible High Tc Superconductivity in the Ba-La-Cu-O system. - Z. Physik, B64, p. 189-193 (1989).
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(3) - ROSE-INNES (A.C.), RHODERICK (E.H.) - Introduction to superconductivity. - Chapitre 6, Pergamon Press (1978).
-
(4) - ABRIKOSOV (A.A.) - On the magnetic properties of superconductors of the second group. - Soviet Physics JETP, vol. 5, p. 1174- 1182 (1957).
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(5) - BARDEEN (J.), STEPHEN (M.J.) - Theory of the motion of vortices in superconductors. - Physical Review, vol. 140, p. A1197-A1207 (1965).
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(6) - KIM (Y.B.), HEMPSTEAD (C.F.), STRNAD (A.R.) - Critical persistent currents in hard superconductors. - Physical...
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