supraledning

Supraledning är ett tillstånd hos vissa material där elektrisk resistans försvinner när temperaturen understiger ett kritiskt värde, Tc. I detta läge kan elektriska strömmar flyta utan energiförlust under förutsättning att andra påverkningar hålls under sina kritiska gränser. Samtidigt uppvisar supraledning Meissner-Ochsenfeld-effekten, vilket innebär att magnetfält expelleras ur materialet.

Material kan delas in i Type I och Type II. Type I upphör vid ett enda kritiskt fält och expellerar fältet helt. Type II tål högre fält genom att magnetfält tränger in i materialet i form av vortices mellan de två kritiska fälten, Hc1 och Hc2; Type II är dominerande i praktiken.

Mikroskopisk förklaring för många lågtempererade supraledare ges av BCS-teorin, där elektroner bildar Cooper-par genom attraktiva krafter via gittervibrationer (fononer). Detta leder till en energigap och avsaknad av resistans. Höga temperaturer (HTS) material som cuprater och järnbaserade föreningar följer ibland andra mekanismer, men uppvisar liknande makroskopiska egenskaper.

Historik: Supraledning upptäcktes 1911 av Heike Onnes. 1933 demonstrerades Meissner-Ochsenfeld-effekten. 1957 lanserade BCS-teorin en mikroskopisk förklaring. Upptäckten av HTS-material på 1980-talet öppnade nya tillämpningar och påskyndade forskningen.

Användningar inkluderar magnetresonanstomografi (MRI), magnetkärnor i partikelacceleratorer och fusionsanläggningar, maglev-tåg samt effektiva kraftkablar och vissa kvantteknologiska system såsom supraledande kvantbitar.