Większość materiałów używanych przez ludzi to izolatory, takie jak plastik, lub przewodniki, takie jak garnek aluminiowy lub kabel miedziany. Izolatory wykazują bardzo dużą odporność na elektryczność. Przewodniki takie jak miedź wykazują pewien opór. Inna klasa materiałów nie wykazuje żadnej odporności przy schłodzeniu do bardzo niskich temperatur, chłodniejszych niż najchłodniejsza zamrażarka. Nazywane nadprzewodnikami, odkryto je w 1911 roku. Dziś rewolucjonizują sieć elektryczną, technologię telefonii komórkowej i diagnostykę medyczną. Naukowcy pracują nad tym, aby działały w temperaturze pokojowej.
Zaleta 1: Transformacja sieci elektrycznej
Sieć elektroenergetyczna należy do największych osiągnięć inżynieryjnych XX wieku. Popyt jednak wkrótce go przytłoczy. Na przykład przerwa w dostawie prądu w Ameryce Północnej w 2003 r., która trwała około czterech dni, dotknęła ponad 50 milionów osób i spowodowała straty gospodarcze w wysokości około 6 miliardów dolarów. Technologia nadprzewodników zapewnia bezstratne przewody i kable oraz poprawia niezawodność i wydajność sieci energetycznej. Planowane jest zastąpienie do 2030 roku obecnej sieci elektroenergetycznej siecią nadprzewodzącą. Nadprzewodnikowy system elektroenergetyczny zajmuje mniej nieruchomości i jest zakopany w ziemi, zupełnie inaczej niż dzisiejsze linie sieciowe.
Zaleta 2: Poprawa telekomunikacji szerokopasmowej
Szerokopasmowa technologia telekomunikacyjna, która działa najlepiej na częstotliwościach gigahercowych, jest bardzo przydatna do poprawy wydajności i niezawodności telefonów komórkowych. Takie częstotliwości są bardzo trudne do osiągnięcia za pomocą obwodów półprzewodnikowych. Jednak udało się je łatwo osiągnąć dzięki odbiornikowi Hypres opartemu na nadprzewodnikach, wykorzystując technologię zwaną szybkim pojedynczym strumieniem kwantowym lub RSFQ, odbiornik z układem scalonym. Działa za pomocą kriochłodziarki o temperaturze 4 kelwinów. Ta technologia pojawia się w wielu wieżach nadajników telefonów komórkowych.
Zaleta 3: Wspomaganie diagnostyki medycznej
Jednym z pierwszych zastosowań nadprzewodnictwa na dużą skalę jest diagnostyka medyczna. Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) wykorzystuje silne magnesy nadprzewodzące do wytwarzania dużych i jednolitych pól magnetycznych wewnątrz ciała pacjenta. Skanery MRI, które zawierają układ chłodzenia ciekłym helem, wychwytują, w jaki sposób te pola magnetyczne są odbijane przez narządy w ciele. Maszyna w końcu tworzy obraz. Urządzenia do rezonansu magnetycznego przewyższają technologię rentgenowską w tworzeniu diagnozy. Paul Leuterbur i Sir Peter Mansfield otrzymali w 2003 roku nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny „za swoje odkrycia dotyczących obrazowania metodą rezonansu magnetycznego”, leżących u podstaw znaczenia rezonansu magnetycznego, a przez implikację nadprzewodników, aby: lekarstwo.
Wady nadprzewodników
Materiały nadprzewodzące nadprzewodzą tylko wtedy, gdy są utrzymywane poniżej określonej temperatury zwanej temperaturą przejścia. W przypadku obecnie znanych praktycznych nadprzewodników temperatura jest znacznie poniżej 77 kelwinów, temperatury ciekłego azotu. Utrzymywanie ich poniżej tej temperatury wiąże się z kosztowną technologią kriogeniczną. Tak więc nadprzewodniki wciąż nie pojawiają się w większości elektroniki codziennego użytku. Naukowcy pracują nad zaprojektowaniem nadprzewodników, które mogą działać w temperaturze pokojowej.