Tutti i materiali sono costituiti da atomi. La disposizione degli atomi determina la loro risposta alla conduzione elettrica. I materiali che non conducono elettricità sono classificati come isolanti e quelli che conducono sono chiamati conduttori. I conduttori consentono completamente il passaggio dell'elettricità. I superconduttori hanno resistenza zero, solitamente a basse temperature. Esistono somiglianze tra isolanti e conduttori in termini di struttura, durezza e morbidezza, densità e drogaggio, che è quando qualche altro elemento o composto è incorporato in un isolante o in un conduttore per cambiarne l'elettricità comportamento. Il doping può trasformare un conduttore in un isolante e viceversa.
Struttura
Tutti i materiali sono costituiti da atomi disposti in molti modi diversi. Conduttori e isolanti condividono questa ultima somiglianza a livello atomico. Ad esempio il legno, isolante, è formato da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno disposti in una particolare struttura per dare il materiale chiamato legno. Un materiale come l'ossido di niobio, un conduttore, contiene atomi di niobio e ossigeno. Qui la struttura è diversa, ma gli elementi costitutivi di base nei conduttori e negli isolanti sono gli atomi.
Durezza e morbidezza
Durezza e morbidezza sono caratteristiche condivise da conduttori e isolanti. Ad esempio, lo zolfo è un isolante ed è morbido. Il sodio, un metallo, è un conduttore ed è anche morbido. Dal lato rigido, abbiamo il ferro, che è un conduttore, e il vetro, che è un isolante rigido.
Densità
La densità è una misura di quanto sia pesante un materiale o di quanto siano ravvicinati gli atomi. I materiali ad alta densità possono esistere come conduttori o isolanti. Ad esempio, il piombo, un conduttore, è un materiale ad alta densità. Così è anche l'ossido di piombo, un isolante.
Doping
Il drogaggio appropriato di un isolante può renderlo un semiconduttore o addirittura un superconduttore. Un esempio è l'ossido di rame di lantanio, un isolante ceramico. Nel 1986, George Bednorz e Alex Muller lo drogarono con un po' di bario e divenne un superconduttore con un'alta temperatura di transizione. Hanno vinto il premio Nobel per la fisica nel 1987 per quel trucco chimico di convertire un isolante in un superconduttore tramite il doping. Allo stesso modo, un conduttore può essere fatto diventare un isolante attraverso il doping. L'alluminio è un conduttore. Il drogaggio dell'alluminio con l'ossigeno fornisce l'ossido di alluminio, un isolante.