Tous les matériaux sont constitués d'atomes. La disposition des atomes détermine leur réponse à la conduction électrique. Les matériaux qui ne conduisent pas l'électricité sont classés comme isolants et ceux qui conduisent sont appelés conducteurs. Les conducteurs laissent entièrement passer l'électricité. Les supraconducteurs ont une résistance nulle, généralement à basse température. Des similitudes existent entre les isolants et les conducteurs en termes de structure, dureté et douceur, densité et dopage, c'est-à-dire lorsqu'un autre élément ou composé est incorporé dans un isolant ou un conducteur pour changer son électricité comportement. Le dopage peut transformer un conducteur en isolant et vice versa.
Structure
Tous les matériaux sont constitués d'atomes disposés de différentes manières. Les conducteurs et les isolants partagent cette ressemblance ultime au niveau atomique. Par exemple, le bois, un isolant, est composé d'atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène disposés dans une structure particulière pour donner le matériau appelé bois. Un matériau comme l'oxyde de niobium, un conducteur, contient des atomes de niobium et d'oxygène. Ici, la structure est différente, mais les éléments de base des conducteurs et des isolants sont les atomes.
Dureté et douceur
La dureté et la douceur sont des caractéristiques communes aux conducteurs et aux isolants. Par exemple, le soufre est un isolant et est mou. Le sodium, un métal, est un conducteur et est également mou. Du côté dur, nous avons le fer, qui est un conducteur, et le verre, qui est un isolant dur.
Densité
La densité est une mesure du poids d'un matériau ou de l'étroitesse des atomes. Les matériaux à haute densité peuvent exister en tant que conducteurs ou isolants. Par exemple, le plomb, un conducteur, est un matériau à haute densité. Il en va de même de l'oxyde de plomb, un isolant.
Se doper
Un dopage approprié d'un isolant peut en faire un semi-conducteur ou même un supraconducteur. Un exemple est l'oxyde de cuivre et de lanthane, un isolant céramique. En 1986, George Bednorz et Alex Muller l'ont dopé avec un peu de baryum et il est devenu un supraconducteur à haute température de transition. Ils ont obtenu le prix Nobel de physique en 1987 pour cette astuce chimique consistant à convertir un isolant en supraconducteur par dopage. De même, un conducteur peut être amené à devenir un isolant par dopage. L'aluminium est un conducteur. Le dopage de l'aluminium avec de l'oxygène donne de l'oxyde d'aluminium, un isolant.