التوصيل الفائق او التوصيل المفرط هي ظاهرة تحدث في بعض المواد عند تبريدها لدرجات حرارة منخفضة جدا، حيث تسمح الموصلات الفائقة بمرور الكهرباء خلالها دون أي مقاومة كهربية.
إن المقاومة الكهربية للموصلات المعدنية تنخفض تدريجيا مع انخفاض درجة الحرارة، وفي حالة الموصلات العادية كالنحاس أو الفضة فإن الشوائب الموجودة في المادة تساعد على الوصول لحد أدنى من المقاومة على درجات الحرارة المنخفضة ولكن حتى على ما يقارب درجة الصفر المطلق فإن عينة من النحاس مثلا لا يمكن أن تتوصل لدرجة ممانعة تساوي الصفر. أما في حالة الموصلات الفائقة فإن الممانعة تنخفض على نحو مفاجيء إلى الصفر عندما يتم تبريد المادة إلى درجة حرارة أقل من الدرجة الحرجة لهذه المادة، غالبا 20 كلفن أو أقل.
ففي حالة التوصيل المطلق يمكن لتيار كهربائي يمر في حلقة من مادة فائقة التوصيل أن يستمر في السريان إلى وقت غير محدود تقريباً وبدون وجود مصدر للطاقة ((ولكن كيف؟؟)). وتعد ظاهرة التوصيل الفائق ظاهرة ميكانيكا كمية ولا يمكن فهمها على أساس أنها تجسيد لظاهرة الموصل المثالي ضمن إطار الميكانيكا الكلاسيكية.
وتحدث حالة التوصيل الفائق في تشكيلة واسعة من المواد مثل: المواد الخفيفة كالقصدير والألمنيوم، والسيراميك والسبائك الثقيلة، وبعض أشباه الموصلات ولكن لا يمكن صنع موصلات فائقة من المعادن النبيلة كالذهب والفضة، ولا من المعادن الفرومفناطيسية.
التطبيقات
تستعمل الموصلات الفائقة في صنع مغناطيسات كهربائية قوية جدا كتلك المستخدمة في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي وتلك المستخدمة في مسرعات الجزيئات، كما تستخدم الموصلات الفائقة في صنع الدارات الكهربائية الرقمية وفلاتر المايكروويف في محطات الإرسال للهواتف الخلوية وفي الكثير من التطبيقات الكهربائية والعلمية.
انواع الموصلات الفائقة
تقسم الموصلات الفائقة حسب درجة حرارتها الحرجة الى:
1. المواد فائقة التوصيل منخفضة الحرارة (Low temperature superconductor) واختصارا (LTC) وتسمى ايضا المواد فائقة التوصيل التقليدية مثل الزئبق وتمتاز بانخفاظ درجة احرارتها الحرجة.
2. المواد فائقة التوصيل عالية الحرارة (High temperature superconductor) واختصارا (HTC) وتمتاز بارتفاع درجة حرارتها الحرجة.
وتقسم المواد الفائقة التوصيل حسب مجالها الحرج الى:
1. موصل فائق من النوع الاول (Type I): من خصائص هذا النوع عندما تتجاوز قيمة المجال المسلط المجال الحرج فأن الموصل يتحول كليا الى الحالة الاعتيادية و تصبح قيمة العزم المغناطيسي صفرا وبهذا يتمكن المجال اخارجي من اختراق الموصل بصورة كلية.
2. موصل فائق من النوع الثاني ( Type II): يتميز بوجود قيمتين للمجال الحرج القيمة الاولى و هي اقل قيمة لنرمز لها B¹ و القيمة الثانية وهي اعلى قيمة لنرمز لها B² فاذا تجاوزت قيمة المجال المسلط B¹ ولم تتجاوز B² سيكون الاختراق جزئي للموصل وسوف لن يتحول الموصل الى الحالة الاعتيادية بل سيكون في حالة جديدة تسمى الحالة المختلطة ، اما اذا تجاوزت قيمة المجال المسلط القيمة B² فسيتحول الموصل الى الحالة الاعتيادية لان المجال سيخترقه بصورة كلية.