suprajohtajiin

Suprajohtajat ovat materiaaleja, jotka voivat johtaa sähköä ilman lainkaan vastusta, kun ne ovat alle kriittisen lämpötilan. Niillä esiintyy myös Meissnerin ilmiö, jonka mukaan magneettikenttä hyläraaista niiden sisäänpääsyn, mikä mahdollistaa magneettikenttien purkamisen materiaalin ulkopuolelle. Tämän vuoksi suprajohtajat voivat kantaa suuria virtoja ilman energiahäviöitä ja ne soveltuvat magnetoitujen laitteiden rakentamiseen sekä synkronointiin.

Käytännön sovelluksissa suprajohtavuus syntyy elektroniparien, niin sanottujen Cooper-parien, muodostumisesta materiaalin sisälle. Tämä ilmiö selitettiin BCS-teoriassa (1957). Suprajohtajat jaetaan pääpiirteittäin kahteen tyypiin: tyypin I suprajohtajat, jotka muuttavat täysin Meissner-tilaan ja joilla on yksi kriittinen magneettikenttä, sekä tyypin II suprajohtajat, joilla on kaksi kriittistä kenttää ja joiden sisään voi vaikuttaa magneettisia vortex-tiloja. Tyypin II materiaalit ovat yleisempiä käytännön sovelluksissa.

Materiaalien tyyppejä ovat perinteiset eli konventionaaliset suprajohtajat, kuten kupari, tina ja niobium, jotka vaativat hyvin alhaisia lämpötiloja. Korkean lämpötilan suprajohtajat (korkean Tc: n materiaalit) kuten cupraatit ja rauta-pohjaiset yhdisteet voivat suprajohtaa korkeammissa lämpötiloissa, usein nestemäisen typen varjon alapuolella. Onnistuneet löydöt 1980-luvulla laajensivat mahdollisuuksia, mutta jäähdytys ja kustannukset asettavat rajoitteita.

Historiaan kuuluvat Onnesin vuonna 1911 tekemä löytö ja Bednorzin sekä Müllerin 1986 löytö korkean Tc:n suprajohtajista. Nykyisin suprajohtajat ovat keskeisiä magneteissa MRI-laitteissa, maglev-kiskoissa, hiukkasfysiikan suurissa magneettikentissä sekä kehityksessä, joka koskee energian siirtoa ja kvanttitekniikkaa.