Superjohtimet

Superjohtimet ovat materiaaleja, jotka tietyissä olosuhteissa voivat johtaa sähköä täysin ilman vastusta. Tämä ilmiö, jota kutsutaan suprajohtavuudeksi, ilmenee, kun materiaali jäähdytetään alle tietyn kriittisen lämpötilan. Suprajohtavuuden löysivät vuonna 1911 Heike Kamerlingh Onnes ja hänen kollegansa, kun he havaitsivat, että elohopean vastus katosi täysin noin 4,2 kelvinin lämpötilassa.

Suprajohtavuudelle on kaksi keskeistä ominaisuutta. Ensinnäkin, sähkövirta voi kulkea suprajohtimessa ikuisesti ilman energiahäviöitä, mikä tekee niistä ihanteellisia sähkönsiirtoon. Toiseksi, suprajohteet karkottavat magneettikentät sisältään, mikä tunnetaan Meissnerin ilmiönä. Tämä ominaisuus mahdollistaa magneettisen levitaation, jota voidaan hyödyntää esimerkiksi nopeissa junissa.

Suprajohtavuuden tutkimus on jaettu karkeasti kahteen luokkaan: matalan lämpötilan suprajohtimet, jotka toimivat lähellä absoluuttista nollapistettä, ja korkean lämpötilan suprajohtimet, jotka voivat toimia huomattavasti korkeammissa lämpötiloissa, vaikkakin edelleen alle huoneenlämpötilan. Korkean lämpötilan suprajohteiden löytäminen 1980-luvulla avasi uusia mahdollisuuksia suprajohtavuuden käytännön sovelluksissa.

Suprajohteita käytetään jo monissa sovelluksissa, kuten magneettikuvauslaitteissa (MRI), hiukkaskiihdyttimissä ja suprajohtavissa magneettivarastoissa. Tulevaisuudessa suprajohteiden uskotaan mullistavan esimerkiksi energiansiirron ja tietotekniikan tarjoamalla uusia, energiatehokkaampia ratkaisuja. Suprajohtavuuden täysimääräinen hyödyntäminen vaatii kuitenkin edelleen edistysaskeleita materiaalitieteessä ja jäähdytysteknologiassa.