היתרונות והחסרונות של מוליכים

רוב החומרים שאנשים משתמשים בהם הם מבודדים, כמו פלסטיק, או מוליכים, כמו סיר אלומיניום או כבל נחושת. מבודדים מראים עמידות גבוהה מאוד לחשמל. מוליכים כמו נחושת מגלים התנגדות מסוימת. סוג אחר של חומרים לא מראה התנגדות כלל כאשר מקורר לטמפרטורות נמוכות מאוד, קריר יותר מהמקפיא העמוק ביותר. הם נקראו מוליכים-על, והם התגלו בשנת 1911. כיום הם מחוללים מהפכה ברשת החשמלית, בטכנולוגיית הטלפון הסלולרי ובאבחון הרפואי. מדענים עובדים בכדי לגרום להם להופיע בטמפרטורת החדר.

רשת החשמל היא מההישגים ההנדסיים הגדולים במאה העשרים. הביקוש, לעומת זאת, עומד להכריע אותו. לדוגמא, ההאפלה בצפון אמריקה בשנת 2003, שנמשכה כארבעה ימים, השפיעה על למעלה מ -50 מיליון בני אדם וגרמה להפסד כלכלי של כ -6 מיליארד דולר. טכנולוגיית מוליכים-על מספקת חוטים וכבלים ללא הפסד ומשפרת את האמינות והיעילות של רשת החשמל. התוכניות מתבצעות להחליף את רשת החשמל הנוכחית עם רשת חשמל מוליכת-על עד שנת 2030. מערכת כוח מוליך על תופסת פחות נדל"ן ונקברת באדמה, שונה לחלוטין מקווי הרשת של ימינו.

טכנולוגיית טלקומוניקציה רחבה, הפועלת בצורה הטובה ביותר בתדרי ג'יגה-הרץ, שימושית מאוד לשיפור היעילות והאמינות של הטלפונים הסלולריים. תדרים כאלה קשה מאוד להשיג עם מעגלים מבוססי מוליכים למחצה. עם זאת, הם הושגו בקלות על ידי המקלט מבוסס המוליכים העל של הייפרס, באמצעות טכנולוגיה הנקראת מקלט מעגל משולב מהיר יחיד, או מקלט מעגל משולב RSFQ. הוא פועל בעזרת מקרר קריווי בעל 4 קלווינים. טכנולוגיה זו מופיעה במגדלי משדר מקלטים סלולריים רבים.

אחד היישומים הראשונים בקנה מידה גדול של מוליכות-על הוא באבחון רפואי. הדמיית תהודה מגנטית, או MRI, משתמשת במגנטים עוצמתיים המוליכים על מנת לייצר שדות מגנטיים גדולים ואחידים בגופו של המטופל. סורקי MRI, המכילים מערכת קירור הליום נוזלית, מגלים כיצד שדות מגנטיים אלה משתקפים על ידי איברים בגוף. בסופו של דבר המכונה מייצרת תמונה. מכונות MRI עדיפות על טכנולוגיית הרנטגן בהפקת אבחנה. פול לויטרבור וסר פיטר מנספילד זכו בפרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה לשנת 2003, "על תגליותיהם הנוגעות להדמיית תהודה מגנטית, "העומדת בבסיס המשמעות של MRI, ובאמצעותם מוליכים-על, ל רפואה.

מוליכים חומרים מוליכים על רק כאשר הם מוחזקים מתחת לטמפרטורה נתונה הנקראת טמפרטורת המעבר. עבור מוליכים מעשיים ידועים כיום, הטמפרטורה נמוכה בהרבה מ 77 קלווין, הטמפרטורה של חנקן נוזלי. שמירתם מתחת לטמפרטורה זו כוללת הרבה טכנולוגיה קריוגנית יקרה. לפיכך, מוליכי-על עדיין אינם מופיעים ברוב האלקטרוניקה היומיומית. מדענים עובדים על תכנון מוליכי על שיכולים לפעול בטמפרטורת החדר.