ابررسانایی در سال 1911 توسط فیزیکدان هلندی هایک کاممرلینگ اونس کشف شد. وی دریافت که وقتی جیوه توسط هلیوم مایع تا 4 درجه کلوین خنک شود، تمام مقاومتش در برابر جریان الکتریکی را از دست می‌دهد. بعداً اونس برای کشف این اثر برنده جایزه نوبل شد. تحقیقات بعدی نشان داد که بسیاری از فلزات، مانند قلع، سرب و نیوبیوم نیز هنگام خنک شدن در دمای بسیار پایین ابر رسانا می‌شوند. مطمئناً پیچیدگی عجیب و غریبی از سرنوشت است که پدیده‌ای که این چنین تجلی چشمگیر رفتار مکانیکی کوانتومی در مقیاس ماکروسکوپی است باید قبل از توسعه تئوری کوانتومی کشف شود.
با توجه به دشواری‌های کار در چنین برودتی، ابررسانایی گرچه جالب توجه است اما از کاربرد عملی کمی برخوردار است، اگرچه موادی یافت شد که در دمای کمی بالاتر تبدیل به ابررسانا می‌شوند. نظریه پردازان مجذوب این پدیده شدند زیرا هیچ کس تصور روشنی از دلیل وقوع آن نداشت.
اصول نظری ابررسانایی سرانجام در سال 1957 بیان شد، هنگامی که جان باردین، لئون N کوپر و جی رابرت شرایفر نظریه‌ای را منتشر کردند که برنده یک جایزه نوبل نیز شد. نظریه 'Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)' پیشنهاد می‌کند که سرمای برودتی موادی مانند نیوبیوم نویزهای حرارتی تصادفی را در ساختار بلوری آنها سرکوب می کند. این امر به ارتعاشات مکانیکی کوانتومی (فونون‌ها) اجازه می‌داد تا تعامل الکتریکی ضعیفی برقرار کنند که الکترون‌هایی با اسپین و ممنتوم مخالف را در یک جفت کوپر، که دارای اسپین و ممنتوم خالص صفر است، جفت می‌کرد.
مقاومت الکتریکی در اثر پراکندگی الکترون‌ها به دلیل نقص، ناخالصی و لرزش‌های حرارتی در شبکه کریستالی یک رسانا ایجاد می‌شود. اما اتصال الکترون‌ها در جفت کوپر پراکندگی را از بین می‌برد و بنابراین مقاومت الکتریکی از بین می‌رود. در بالاتر از یک دمای کوری مخصوص، ارتعاشات حرارتی جفت‌های کوپر را مختل می‌کنند و مواد دوباره مقاومت می‌کنند. میدان‌های مغناطیسی شدید و جریان‌های زیاد نیز می‌توانند جفت‌ها را مختل کرده و ابر رسانایی را از بین ببرند.
علیرغم توسعه نظریهBCS ، انجام هر کار مفیدی با ابررساناها یک تلاش دشوار باقی ماند. آنچه که به نظر می‌رسید دستیابی به موفقیت باشد در نهایت در دهه 1980 رخ داد.
علاقه به ابررسانایی در اواخر دهه 1980 هنگامی به شدت افزایش پیدا کرد که موادی کشف شد که در دماهای نسبتاً بالا ابررسانا باقی مانده بودند، اما پس از خاموش شدن هیجان اولیه، توسعه کاربردهای عملی به نحو دردناکی آهسته بود. با این حال، در پایان قرن، کار به سمت استفاده از مواد ابر رسانا در سیستم‌های برقی، حسگرها و الکترونیک دیجیتال بالاخره به نظر می‌رسید که مسیر خوبی داشته باشد.
در سپتامبر سال 1986 ، الکساندر مولر و جورج بدنورز، دو دانشمند در یک مرکز تحقیقاتی IBM در زوریخ، سوئیس، مقاله‌ای را منتشر کردند که در آن توصیفی از یک ترکیب اکسید مس است که ابررسانایی را در 35 درجه کلوین به نمایش می گذارد، که 12 درجه بالاتر از دمای کوری هر ماده ابررسانایی بود که تا آن زمان شناخته شده بود. آنها مقاله خود را در یک مجله گمنام فیزیک آلمانی منتشر کردند به این امید که مورد توجه واقع نشود. موادی کشف شد که در دماهای نسبتاً بالا ابررسانا باقی مانده بودند این تاکتیک به آنها امکان می‌داد تحقیقات مقدماتی خود را بدون دخالت دیگران تقویت کنند، اما همچنان می‌توانستند در صورت انتشار گزارش‌های مشابه از دیگران، اولویت کار خود را اثبات کنند.
پس از بررسی‌های بیشتر، این دو دانشمند متقاعد شدند که یافته‌های آنها صحیح است. هنگامی که کشف آنها به طور گسترده‌ای شناخته شد، سیلی از کشف مواد جدید ابررسانا با دمای بالا (HTS) پدید آمد. تا دسامبر سال 1986، ماده‌ای با یک دمای کوری 38 درجه کلوین کشف شده بود. یک سال بعد، در اوایل سال 1987 ، تیم تحت رهبری فیزیکدان CW 'Paul' Chu ترکیبی را با عنوان "اکسید مس باریوم یتریم" (YBCO که ibco تلفظ می‌شد) کشف کرد که دارای دمای کوری 93 درجه کلوین بود.
این امر دمای کوری مواد ابررسانا را از محدوده دمای هلیوم مایع به دمای نیتروژن مایع منتقل می‌کرد. کاهش الزامات سرماسازی، نویدبخش کاهش بسیارِ هزینه فناوری ابررسانا و گسترش دامنه کاربردهای آن بود.
شور و شوق محققان این رشته در آن سال با نشست ویژه انجمن فیزیک آمریکا در هتل هیلتون در شهر نیویورک تجلی یافت، که با استقبال 3000 فیزیکدان رو به رو شده بود، که بسیاری از آنها در تمام طول شب با بحث درباره ابررساناهای جدید بیدار بودند. این رویداد با عنوان "Woodstock of Physics" شناخته شد.
از سال 1986، بیش از 100 ماده HTS کشف شده است. رکورد دمای کوری در حال حاضر برابر با 138 درجه کلوین است. این پیشرفت حتی در حالی که کسی دقیقاً مطمئن نیست که چگونه ابر رسانا با درجه حرارت بالا کار می‌کند حاصل شده است.
در حالی که به طور واضح نوعی مکانیسم جفت شدگی الکترونی وجود دارد، همان طور که در مورد ابررساناها با دمای پایین (LTS) قدیمی وجود دارد، مکانیسم پیوند فونون مرتبط با جفت کوپر در ابررساناها با دمای پایین نمی‌تواند در دماهای بالا کار کند. ارتعاشات حرارتی به سرعت اتصالات فونون را می شکنند. محبوب‌ترین نظریه این است که اتصال جفت به دلیل اثرات ظریف مغناطیسی ایجاد شده توسط شبکه HTS اتفاق می‌افتد، اما هیچ کس نتوانسته است چگونگی وقوع آن را توضیح دهد. دانستن علل ایجاد این پدیده به محققان کمک می‌کند تا برخی از مشکلاتی که در کار با HTS با آنها رو به رو شده‌اند را برطرف کنند.
منبع: ویشوا پوروهیت
