Alle materialen zijn opgebouwd uit atomen. De rangschikking van de atomen bepaalt hun reactie op elektriciteitsgeleiding. Materialen die geen elektriciteit geleiden, worden geclassificeerd als isolatoren en materialen die wel geleiden, worden geleiders genoemd. Geleiders laten elektriciteit volledig door. Supergeleiders hebben geen weerstand, meestal bij lage temperaturen. Er zijn overeenkomsten tussen isolatoren en geleiders wat betreft structuur, hardheid en zachtheid, dichtheid en dotering, dat is wanneer een ander element of verbinding wordt opgenomen in een isolator of een geleider om de elektrische te veranderen gedrag. Doping kan een geleider veranderen in een isolator en omgekeerd.
Structuur
Alle materialen zijn opgebouwd uit atomen die op veel verschillende manieren zijn gerangschikt. Geleiders en isolatoren delen deze ultieme gelijkenis op atomair niveau. Hout, een isolator, bestaat bijvoorbeeld uit koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen die in een bepaalde structuur zijn gerangschikt om het materiaal hout te geven. Een materiaal zoals niobiumoxide, een geleider, bevat atomen van niobium en zuurstof. Hier is de structuur anders, maar de basisbouwsteen in geleiders en isolatoren zijn atomen.
Hardheid en zachtheid
Hardheid en zachtheid zijn kenmerken die worden gedeeld door geleiders en isolatoren. Zwavel is bijvoorbeeld een isolator en is zacht. Natrium, een metaal, is een geleider en is ook zacht. Aan de harde kant hebben we ijzer, dat een geleider is, en glas, dat een harde isolator is.
Dichtheid
Dichtheid is een maat voor hoe zwaar een materiaal is of hoe dicht de atomen op elkaar zitten. Materialen met een hoge dichtheid kunnen bestaan als geleiders of isolatoren. Lood, een geleider, is bijvoorbeeld een materiaal met een hoge dichtheid. Dat geldt ook voor loodoxide, een isolator.
Doping
Passende dotering van een isolator kan er een halfgeleider of zelfs een supergeleider van maken. Een voorbeeld is lanthaankoperoxide, een keramische isolator. In 1986 doopten George Bednorz en Alex Muller het met een beetje Barium en het werd een supergeleider met een hoge overgangstemperatuur. Ze kregen in 1987 de Nobelprijs voor natuurkunde voor die chemische truc om een isolator via doping om te zetten in een supergeleider. Evenzo kan een geleider worden gemaakt om een isolator te worden door middel van doping. Aluminium is een geleider. Doping aluminium met zuurstof geeft aluminiumoxide, een isolator.
