Die meisten Materialien, die Menschen verwenden, sind Isolatoren wie Kunststoff oder Leiter wie ein Aluminiumtopf oder ein Kupferkabel. Isolatoren weisen einen sehr hohen Widerstand gegen Elektrizität auf. Leiter wie Kupfer weisen einen gewissen Widerstand auf. Eine andere Materialklasse zeigt beim Abkühlen auf sehr niedrige Temperaturen überhaupt keinen Widerstand, kühler als die kühlste Tiefkühltruhe. Supraleiter genannt, wurden sie 1911 entdeckt. Heute revolutionieren sie das Stromnetz, die Mobilfunktechnologie und die medizinische Diagnose. Wissenschaftler arbeiten daran, dass sie bei Raumtemperatur funktionieren.
Vorteil 1: Umgestaltung des Stromnetzes
Das Stromnetz gehört zu den größten Ingenieurleistungen des 20. Jahrhunderts. Die Nachfrage wird sie jedoch überfordern. Der nordamerikanische Blackout von 2003, der etwa vier Tage dauerte, betraf beispielsweise über 50 Millionen Menschen und verursachte einen wirtschaftlichen Schaden von etwa 6 Milliarden Dollar. Die Supraleitertechnologie bietet verlustfreie Drähte und Kabel und verbessert die Zuverlässigkeit und Effizienz des Stromnetzes. Bis 2030 soll das bisherige Stromnetz durch ein supraleitendes Stromnetz ersetzt werden. Ein supraleitendes Stromsystem nimmt weniger Platz ein und ist im Boden vergraben, ganz anders als heutige Netzleitungen.
Vorteil 2: Verbesserung der Breitband-Telekommunikation
Breitband-Telekommunikationstechnologie, die am besten bei Gigahertz-Frequenzen funktioniert, ist sehr nützlich, um die Effizienz und Zuverlässigkeit von Mobiltelefonen zu verbessern. Solche Frequenzen sind mit Schaltungen auf Halbleiterbasis sehr schwer zu erreichen. Sie wurden jedoch mit dem Supraleiter-basierten Empfänger von Hypres leicht erreicht, wobei eine Technologie verwendet wurde, die als schneller Einzelflussquanten- oder RSFQ-Empfänger mit integrierter Schaltung bezeichnet wird. Es arbeitet mit Hilfe eines 4-Kelvin-Kryokühlers. Diese Technologie zeigt sich in vielen Sendemasten von Handy-Empfängern.
Vorteil 3: Unterstützung der medizinischen Diagnose
Eine der ersten groß angelegten Anwendungen der Supraleitung ist die medizinische Diagnose. Die Magnetresonanztomographie oder MRT verwendet leistungsstarke supraleitende Magnete, um große und gleichmäßige Magnetfelder im Körper des Patienten zu erzeugen. MRT-Scanner, die ein Kühlsystem mit flüssigem Helium enthalten, erfassen, wie diese Magnetfelder von Organen im Körper reflektiert werden. Die Maschine erzeugt schließlich ein Bild. MRT-Geräte sind der Röntgentechnik bei der Erstellung einer Diagnose überlegen. Paul Leuterbur und Sir Peter Mansfield erhielten 2003 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin "für ihre Entdeckungen". in Bezug auf die Magnetresonanztomographie", die der Bedeutung der MRT zugrunde liegt, und infolgedessen Supraleiter, um Medizin.
Nachteile von Supraleitern
Supraleitende Materialien sind nur dann supraleitend, wenn sie unterhalb einer bestimmten Temperatur gehalten werden, die als Übergangstemperatur bezeichnet wird. Bei derzeit bekannten praktischen Supraleitern liegt die Temperatur weit unter 77 Kelvin, der Temperatur von flüssigem Stickstoff. Um sie unter dieser Temperatur zu halten, ist eine Menge teurer kryogener Technologie erforderlich. Daher tauchen Supraleiter in den meisten alltäglichen Elektronikteilen immer noch nicht auf. Wissenschaftler arbeiten daran, Supraleiter zu entwickeln, die bei Raumtemperatur betrieben werden können.