מוליכות־על היא מצב של חומר שבו ההתנגדות החשמלית נעלמת כמעט לגמרי והחומר דוחה שדה מגנטי חיצוני (דיאמגנטיות מושלמת). תכונות אלה מתגלות בחומרים מסוימים בטמפרטורות נמוכות, ובתנאי שדה מגנטי וזרם מתחת לערכים קריטיים. תופעת מוליכות-העל נודעה לראשונה בשנת 1911 על ידי הייקה קמרלינג אונס, ומאז נמצאת במחקר מתמיד. מוליכי-על בטמפרטורות יחסית גבוהות (מעל טמפרטורת הרתיחה של חנקן) נחשבים לאתגר תיאורטי פתוח.
1911: אונס גילה שההתנגדות של כספית מתאפסת ב-4.2 קלווין. 1933: מייסנר ואוכסנפלד גילו שהמוליך דוחה שדות מגנטיים, אפקט מייסנר. בשנות ה־50 הוצעו תאוריות פנומנולוגיות חשובות, ביניהן גינצבורג, לנדאו; אבריקוסוב זיהה חלוקה לסוגים שונים של מוליכי-על. תגלית האפקט האיזוטופי בשנות ה־50 הובילה להצעת תורת BCS ב־1957 על ידי ברדין, קופר ושריפר, שמסבירה מוליכות-על כצמיחה של "זוגות קופר" (אלקטרונים שקושרים זה את זה עקב רטט הסריג). ג'וזפסון תיאר ב־1962 תופעה של זרם בין שני מוליכי-על מופרדים במבודד, אפקט ג'וזפסון. ב־1986 גילו בדנורץ ומילר מוליכי-על מסוג נחושת-חמצן עם טמפרטורות מעבר גבוהות; YBCO הגיעו לכ־92 קלווין.
במוליכים רגילים ההתנגדות יורדת בקירור אך לא מתאפסת בגלל פגמים ותזוזת אטומים. במוליכי-על ההתנגדות נעלמת לגמרי מתחת לטמפרטורה קריטית, עבור שדות וזרמים מתחת לספים מסוימים. ניסויים מאשרים זאת עד גבולות המדידה.
אפקט מייסנר: מוליכי-על מונעים חדירת שדה מגנטי לתוכם, למעט עומק חדירה קטן שנקרא λ. זו לא פשוטה תכונת מוליך אידיאלי, כי מוליך-על מפנה למעשה את השדה מתוך הנפח שלו.
בהתאם לאנרגיות השטח של ממשקים בין פאזה מוליכה ופאזה רגילה, נוצרות שתי קטגוריות. מוליכי-על מסוג ראשון מאבדים מוליכות-העל בפעם אחת בשדה קריטי נמוך. מוליכי-על מסוג שני נכנסים למצב מעורב של תאים קטנים או וסורטות (וורטקסים) ומאפשרים שדות חזקים מאוד, ולכן מתאימים ליצירת מגנטים חזקים (למשל ב-MRI).
המעבר בין פאזות תלוי בטמפרטורה, בשדה המגנטי ובזרם. אצל מוליכים מסוג ראשון המעבר הוא מסוג ראשון ומלווה בחום כמוס; אצל סוג שני המעבר הוא מסוג שני, ללא חום כמוס.
שונות בטמפרטורת המעבר בין איזוטופים של אותו יסוד הראתה שסריג היונים חשוב במוליכות-על.
תורת BCS מסבירה כי אלקטרונים יכולים להיקשר בזוגות עקב אינטראקציה עם רטט הסריג. פונון הוא רעידה של הגביש (רעידות של אטומים), והוא יכול לגרום למשיכה בין אלקטרונים. זוגות אלה נקראים זוגות קופר. זוגות קופר מתנהגים כ"בוזונים" (חלקיקים שאינם כפופים לעקרון פאולי), ולכן יכולים להצטבר במצב קוהרנטי אחד. העדר פיזור של זוגות אלה יוצר את ה"פער האנרגטי" שמגן עליהם, וכתוצאה הזרם יכול לזרום ללא התנגדות.
תאוריה מקרוסקופית זו משתמשת בפרמטר סדר ׁ (ממדדי הגודל של נוזל זוגות הקופר). משוואותיה מגדירות את עומק החדירה λ ואת אורך הקוהרנציה ξ. היחס κ=λ/ξ קובע האם חומר הוא מסוג ראשון או שני.
גילויים של מוליכי-על בטמפרטורות גבוהות (כמו YBCO בטמפרטורה כ־92 קלווין) הפכו לנקודת מפנה. חומרים אלה ניתנים לקירור בעזרת חנקן נוזלי זול, אבל המנגנון המדויק שמייצר מוליכות-על בהם עדיין לא מוסבר לחלוטין.
מוליכי-על יוצרים שדות מגנטיים חזקים בלי איבוד אנרגיה, ולכן משמשים ב-MRI, ב־NMR, במאיצי חלקיקים וברכבות ריחוף מגנטי (מג־לב). צמתי ג'וזפסון משמשים למדידות מגנטיות רגישות ולמכשירים אלקטרוניים מיוחדים.
מוליכות־על היא מצב שבו חשמל עובר בלי התנגדות. זה קורה בטמפרטורות נמוכות מאוד. חומר כזה גם דוחה שדות מגנטיים.
בשנת 1911 גילו שמסלול חשמלי בכספית מקוררת מפסיק להתנגד. זו הייתה התגלית הראשונה. ב־1933 גילו שאותם חומרים דוחים שדות מגנטיים. בשנות ה־50 וה־60 הבינו שמדובר בזוגות אלקטרונים מיוחדים. ב־1986 גילו חומרים שפועלים בטמפרטורות גבוהות יותר. חלקם עובדים גם בטמפרטורה שקרובה לקירור בחנקן נוזלי.
כשהחומר נמצא מתחת לטמפרטורה קריטית, הזרם יכול לזרום בו לנצח בלי חום. זה אפשרי כי אלקטרונים מתקשרים בזוגות שנקראים "זוגות קופר". זוהי מערכת שקטה שמגנה על הזוגות מפני שבירה.
מוליך־על דוחה שדה מגנטי. זה נקרא אפקט מייסנר. בגלל זה מגנט יכול לרחוף מעל מוליך־על.
יש שני סוגים של מוליכי-על. סוג שני מאפשר שדות מאוד חזקים. משתמשים במוליכי-על ב-MRI, ברכבות ריחוף ובמכשירים מדויקים למדידת מגנטיות.
אם נמצא חומר שהוא מוליך־על בטמפרטורת החדר, זה ישנה הרבה טכנולוגיות. היום משתמשים בקירור כדי להגיע לטמפרטורות הדרושות.
תגובות גולשים