superjohtavuuteen

Superjohtavuus on ilmiö, jossa tietyt materiaalit johtavat sähköä täysin ilman vastusta. Tämä tarkoittaa, että sähkövirta voi kulkea materiaalissa ikuisesti ilman energiahäviötä lämmön muodossa. Superjohtavuus ilmenee vain tietyissä lämpötiloissa, jotka ovat tyypillisesti erittäin matalia, lähellä absoluuttista nollapistettä (-273.15 °C). Ensimmäisen kerran superjohtavuuden havaitsi hollantilainen fyysikko Heike Kamerlingh Onnes vuonna 1911 tutkiessaan elohopean ominaisuuksia erittäin matalissa lämpötiloissa.

Toinen merkittävä ominaisuus superjohtavilla materiaaleilla on Meissnerin ilmiö. Tämä tarkoittaa, että magneettikentät työnnetään pois superjohtavan materiaalin sisältä sen saavuttaessa superjohtavan tilan. Tämä ilmiö mahdollistaa magneettien leijumisen superjohtavien materiaalien yläpuolella.

Superjohtavuuden tutkimus on jakanut superjohtavat materiaalit karkeasti kahteen luokkaan: tyypin I ja tyypin II superjohtavuus. Tyypin I superjohteet ovat yleensä puhtaita metalleja ja niillä on yksi kriittinen magneettikentän arvo, jonka yläpuolella superjohtavuus häviää. Tyypin II superjohteet, jotka ovat usein metalleja ja seoksia, kestävät korkeampia magneettikenttiä ja niillä on kaksi kriittistä magneettikentän arvoa.

Superjohtavuudella on potentiaalisia sovelluksia monilla aloilla, kuten maglev-junissa, tehokkaissa sähkömoottoreissa, magneettikuvantamisessa (MRI) ja tulevaisuuden nopeissa tietokoneissa. Haasteena on edelleen korkeampien lämpötilojen superjohtavien materiaalien löytäminen ja niiden valmistuksen kustannustehokkuus.