Більшість матеріалів, якими користуються люди, - це ізолятори, такі як пластик, або провідники, як алюмінієвий горщик або мідний кабель. Ізолятори демонструють дуже високу стійкість до електрики. Такі провідники, як мідь, виявляють певний опір. Інший клас матеріалів взагалі не виявляє стійкості при охолодженні до дуже низьких температур, холодніші, ніж найхолодніша морозильна камера. Їх називали надпровідниками, вони були відкриті в 1911 році. Сьогодні вони революціонізують електричну мережу, технології стільникових телефонів та медичну діагностику. Вчені працюють над тим, щоб вони працювали при кімнатній температурі.
Перевага 1: Трансформація електричної мережі
Електрична мережа є одним з найбільших технічних досягнень 20 століття. Однак попит ось-ось переповнить його. Наприклад, північноамериканський відмову 2003 року, який тривав близько чотирьох днів, торкнувся понад 50 мільйонів людей і спричинив економічні збитки близько 6 мільярдів доларів. Технологія надпровідників забезпечує дроти та кабелі без втрат та покращує надійність та ефективність роботи електромережі. Здійснюються плани щодо заміни до 2030 року нинішньої електромережі надпровідною електромережею. Надпровідна енергосистема займає менше нерухомості і закопується в землю, що зовсім відрізняється від сучасних ліній електромереж.
Перевага 2: Покращення широкосмугового телекомунікаційного зв'язку
Широкосмугова телекомунікаційна технологія, яка найкраще працює на гігагерцових частотах, дуже корисна для підвищення ефективності та надійності стільникових телефонів. Такі частоти дуже важко досягти за допомогою напівпровідникової схеми. Однак їх легко досягти за допомогою приймача на основі надпровідника Hypres, використовуючи технологію, яка називається швидкісним квантовим однопотоковим потоком або RSFQ, інтегральною схемою. Він працює за допомогою 4-кельвінового кріоохладителя. Ця технологія представлена у багатьох вежах приймача стільникового телефону.
Перевага 3: допомога медичній діагностиці
Одним із перших широкомасштабних застосувань надпровідності є медична діагностика. Магнітно-резонансна томографія (МРТ) використовує потужні надпровідні магніти для створення великих і однорідних магнітних полів всередині тіла пацієнта. МРТ-сканери, що містять систему охолодження рідкого гелію, визначають, як ці магнітні поля відображаються органами в організмі. Зрештою машина видає зображення. Магнітно-резонансні апарати перевершують рентгенівські технології у встановленні діагнозу. Пола Лейтербура та сера Пітера Менсфілда в 2003 році нагородили Нобелівською премією з фізіології та медицини "за свої відкриття щодо магнітно-резонансної томографії ", що лежить в основі значення МРТ, і, як наслідок, надпровідники, для ліки.
Недоліки надпровідників
Надпровідні матеріали надпровідні лише тоді, коли вони підтримуються нижче заданої температури, яка називається температурою переходу. Для відомих в даний час практичних надпровідників температура набагато нижче 77 Кельвіна, температури рідкого азоту. Утримання їх нижче цієї температури вимагає багато дорогих кріогенних технологій. Таким чином, надпровідники все ще не зустрічаються в більшості повсякденної електроніки. Вчені працюють над розробкою надпровідників, які можуть працювати при кімнатній температурі.