Co to jest nadprzewodnik?
Nadprzewodniki to materiały, które przewodzą prąd bez oporu. Oznacza to, że w przeciwieństwie do bardziej znanych przewodników, takich jak miedź czy stal, nadprzewodnik może przewodzić prąd w nieskończoność bez utraty energii. Posiadają one również kilka innych bardzo ważnych właściwości, takich jak fakt, że w nadprzewodniku nie może istnieć pole magnetyczne.

Nadprzewodniki już drastycznie zmieniły świat medycyny wraz z pojawieniem się maszyn MRI, które oznaczają zmniejszenie liczby operacji zwiadowczych. Przedsiębiorstwa energetyczne, firmy elektroniczne, wojsko, transport i fizyka teoretyczna odniosły ogromne korzyści z odkrycia tych materiałów.

Do dnia dzisiejszego największym udanym zastosowaniem nadprzewodników pozostają potężne elektromagnesy używane w systemach obrazowania rezonansem magnetycznym (MRI) (wyprodukowano ponad 22 000 magnesów MRI) oraz magnesy badawcze, a także wnęki akceleratorów RF używane w eksperymentach fizyki wysokich energii.

Krótka historia nadprzewodników

Pierwsze odkrycie materiału nadprzewodzącego miało miejsce w 1911 roku, kiedy to holenderski naukowiec o nazwisku Heike Kammerlingh Onnes, który był również pierwszą osobą, która skropliła hel, osiągnął temperaturę tak niską jak 1,7 kelwina (K).

W latach 60. dwa niezwiązane ze sobą odkrycia dokonane blisko siebie zapoczątkowały nową erę, w której opracowano i skomercjalizowano praktyczne urządzenia nadprzewodzące: jednym z nich było odkrycie nadprzewodnika NbTi, który dostarczył pierwszego materiału do praktycznej produkcji drutu nadprzewodzącego i elementów kształtowych; drugim było złącze Josephsona, które nadal stanowi podstawę dla wielu unikalnych urządzeń elektronicznych.

Pomimo ogromnego sukcesu NbTi i podobnych materiałów, jeszcze szersze zastosowanie nadprzewodników zostało ograniczone przez wymóg chłodzenia do bardzo niskich temperatur (1,5 – 5K) przy użyciu ciekłego helu.

Pod koniec 1986 roku J. Georg Bednorz i K. Alexander Müller, dwaj badacze z IBM’s Zurich Lab, odkryli ogłoszony materiał tlenkowy, który nadprzewodził w temperaturze 30K. Za swoją pracę otrzymali w 1987 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Następnie, w 1987 r. Paul Chu z Uniwersytetu w Houston odkrył YBCO, który stał się nadprzewodnikiem już przy 90K. Ponieważ temperatura 90K może być osiągnięta przy użyciu ciekłego azotu, powszechnie stosowanego w przemyśle czynnika chłodniczego, odkrycia te po raz pierwszy otworzyły możliwości dla znacznie szerszej gamy urządzeń. W ciągu następnych kilku miesięcy, odkrycia BSCCO i TBCCO podniosły temperaturę przejścia nadprzewodników do 127K.

To odkrycie „wysokotemperaturowych nadprzewodników” wywołało ogromne zainteresowanie i powstał cały przemysł zajmujący się badaniami i komercyjnym rozwojem tych materiałów i ich zastosowań. Obecnie opracowywany jest ogromny zakres urządzeń zarówno dla nadprzewodników nisko- jak i wysokotemperaturowych.

Międzynarodowa konkurencja jest silna w dziedzinie tych materiałów, a obecne wysiłki obejmują wiele aspektów elektroniki, komunikacji, energetyki, technologii medycznych, transportu, wojskowości i przemysłu przetwarzania materiałów.

.