De meeste materialen die mensen gebruiken zijn isolatoren, zoals plastic, of geleiders, zoals een aluminium pot of een koperen kabel. Isolatoren vertonen een zeer hoge weerstand tegen elektriciteit. Geleiders zoals koper vertonen enige weerstand. Een andere materiaalklasse vertoont helemaal geen weerstand bij koeling tot zeer lage temperaturen, koeler dan de koelste diepvriezer. Supergeleiders genoemd, ze werden ontdekt in 1911. Tegenwoordig brengen ze een revolutie teweeg in het elektriciteitsnet, de mobiele telefoontechnologie en de medische diagnose. Wetenschappers werken eraan om ze bij kamertemperatuur te laten presteren.
Voordeel 1: Transformatie van het elektriciteitsnet
Het elektriciteitsnet is een van de grootste technische prestaties van de 20e eeuw. De vraag staat echter op het punt het te overweldigen. De Noord-Amerikaanse black-out van 2003 bijvoorbeeld, die ongeveer vier dagen duurde, trof meer dan 50 miljoen mensen en veroorzaakte ongeveer $ 6 miljard aan economisch verlies. Supergeleidertechnologie zorgt voor verliesvrije draden en kabels en verbetert de betrouwbaarheid en efficiëntie van het elektriciteitsnet. Er zijn plannen om in 2030 het huidige elektriciteitsnet te vervangen door een supergeleidend elektriciteitsnet. Een supergeleidend stroomsysteem neemt minder onroerend goed in beslag en is begraven in de grond, heel anders dan de huidige rasterlijnen.
Voordeel 2: Verbetering van breedband telecommunicatie
Breedbandtelecommunicatietechnologie, die het beste werkt bij gigahertz-frequenties, is erg handig voor het verbeteren van de efficiëntie en betrouwbaarheid van mobiele telefoons. Dergelijke frequenties zijn zeer moeilijk te bereiken met op halfgeleiders gebaseerde schakelingen. Ze zijn echter gemakkelijk bereikt door de op supergeleiders gebaseerde ontvanger van Hypres, met behulp van een technologie genaamd rapid single flux quantum, of RSFQ, geïntegreerde circuitontvanger. Het werkt met behulp van een 4-kelvin cryokoeler. Deze technologie verschijnt in veel zendertorens van mobiele telefoons.
Voordeel 3: Hulp bij medische diagnose
Een van de eerste grootschalige toepassingen van supergeleiding is de medische diagnose. Magnetische resonantiebeeldvorming, of MRI, maakt gebruik van krachtige supergeleidende magneten om grote en uniforme magnetische velden in het lichaam van de patiënt te produceren. MRI-scanners, die een koelsysteem met vloeibaar helium bevatten, pikken op hoe deze magnetische velden worden weerkaatst door organen in het lichaam. De machine produceert uiteindelijk een afbeelding. MRI-machines zijn superieur aan röntgentechnologie bij het stellen van een diagnose. Paul Leuterbur en Sir Peter Mansfield kregen in 2003 de Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde "voor hun ontdekkingen" met betrekking tot magnetische resonantie beeldvorming", die ten grondslag liggen aan de betekenis van MRI, en impliciet supergeleiders, om geneesmiddel.
Nadelen van supergeleiders
Supergeleidende materialen supergeleiden alleen wanneer ze onder een bepaalde temperatuur worden gehouden, de overgangstemperatuur. Voor momenteel bekende praktische supergeleiders ligt de temperatuur veel lager dan 77 Kelvin, de temperatuur van vloeibare stikstof. Om ze onder die temperatuur te houden, komt veel dure cryogene technologie met zich mee. Supergeleiders komen dus nog steeds niet voor in de meeste alledaagse elektronica. Wetenschappers werken aan het ontwerpen van supergeleiders die bij kamertemperatuur kunnen werken.