suprajohtavuudella

Suprajohtavuudella viitataan ilmiöön, jossa tietyt materiaalit täysin hävittävät sähköisen vastuksensa tietyn kriittisen lämpötilan alapuolella. Tässä tilassa materiaali voi johtaa sähköä ilman minkäänlaista energiahäviötä. Suprajohtavuutta tutkittiin ensimmäisen kerran vuonna 1911 Heike Kamerlingh Onnesin toimesta, joka huomasi, että elohopean vastus hävisi täysin lähellä absoluuttista nollapistettä. Suprajohtavuus ei ilmene pelkästään vastuksen häviämisenä, vaan siihen liittyy myös Meissnerin ilmiö, jossa suprajohtava materiaali karkottaa magneettikenttiä sisältään. Tämä tekee suprajohteista erittäin mielenkiintoisia magneettien ja muiden sovellusten kannalta.

Suprajohtavuus jaetaan yleensä kahteen pääluokkaan: tyypin I ja tyypin II suprajohteisiin. Tyypin I suprajohteet, kuten monet puhtaat metallit, näyttävät selkeän siirtymän suprajohtavaan tilaan. Tyypin II suprajohteet, joita löytyy usein metalleista ja seoksista, voivat kestää voimakkaampiakin magneettikenttiä. Lämpötila on keskeinen tekijä suprajohtavuudessa; materiaalin on oltava riittävän kylmä. Korkean lämpötilan suprajohteiden löytäminen 1980-luvulla oli merkittävä edistysaskel, sillä ne toimivat korkeammissa lämpötiloissa, joskin usein edelleen alle nestemäisen typen lämpötilan.

Suprajohtavuudella on potentiaalisesti laaja kirjo sovelluksia. Sitä voidaan hyödyntää tehokkaammissa sähkömagneeteissa, joita tarvitaan esimerkiksi magneettikuvauslaitteissa (MRI) ja hiukkaskiihdyttimissä. Häviöttömän sähkönsiirron mahdollistaminen voisi mullistaa energiansiirron tehokkuuden. Myös nopeammat ja energiatehokkaammat elektroniset laitteet, kuten suprajohtavat tietokoneet, ovat mahdollisia. Haasteena on edelleen suprajohtavien materiaalien valmistamisen ja ylläpitämisen kustannukset ja monimutkaisuus.