Nadprzewodnictwo

Nadprzewodnictwo, zjawisko zaniku oporu elektrycznego obserwowane w niektórych metalach, ich stopach oraz w pewnych spiekach ceramicznych. Materiał, dla którego zachodzi zjawisko nadprzewodnictwa, nazywany jest nadprzewodnikiem. Ze względu na charakter przemiany fazowej towarzyszącej przejściu materiału ze stanu przewodzącego w nadprzewodzący wyróżnia się dwa rodzaje nadprzewodników: tzw. nadprzewodniki I lub II rodzaju.
Nadprzewodnictwo obserwowane jest w niskich temperaturach, mniejszych od pewnej, charakterystycznej dla danego materiału tzw. temperatury krytycznej Tk. Stan nadprzewodzący może zaniknąć po umieszczeniu nadprzewodnika w dostatecznie silnym polu magnetycznym, nawet gdy materiał znajduje się w temperaturze mniejszej od krytycznej (gdy w nadprzewodniku płynie wtedy prąd elektryczny, zanikowi nadprzewodnictwa towarzyszy wydzielenie ciepła, mające w przypadku silnych elektromagnesów charakter eksplozji). W zamkniętym pierścieniu (lub cewce) wykonanej z nadprzewodnika można wytworzyć indukcyjnie niezanikający przepływ prądu elektrycznego.


Zastosowanie nadprzewodnictwa

Brak strat energii na wydzielanie ciepła w trakcie przepływu prądu elektrycznego w nadprzewodniku stwarza możliwości praktycznego zastosowania nadprzewodników. Ograniczeniem w ich stosowaniu jest konieczność utrzymywania materiału w niskiej temperaturze, oraz to, że poznane dotychczas nadprzewodniki wysokotemperaturowe są materiałami ceramicznymi (a więc są kruche, sztywne itd.). Nadprzewodniki metaliczne wykorzystywane są głównie w silnych elektromagnesach. Trwają prace nad uzyskaniem materiałów i technologii umożliwiających konstruowanie z nadprzewodników wysokotemperaturowych nadprzewodzących energetycznych linii przesyłowych, silników elektrycznych itp. Nadprzewodniki mogą znaleźć zastosowanie również w elektronice.

Odkrycie zjawiska nadprzewodnictwa
Nadprzewodnictwo wydawało się wyjątkiem w roku 1911, kiedy je przypadkowo odkrył Heike Kammerlingh Onnes za co otrzymał Nagrodę Nobla, uczony holenderski, który badał zależność oporu rtęci od temperatury dla bardzo niskich temperatur, bliskich zera bezwzględnego. W temperaturze 4,2K nieoczekiwanie opór elektryczny drutu wykonanego z zestalonej rtęci po prostu zniknął. Prąd płynął bez strat energii.
w 1986 odkryto (J.G. Bednorz, K.A. Mller) tzw. nadprzewodniki wysokotemperaturowe (będące materiałami ceramicznymi), dla których Tk są wyższe od temperatury wrzenia ciekłego azotu (tj. od ok. 77 K).



Nagrody Nobla za badania zjawiska nadprzewodnictwa


Bednorz Johanes Georg (1950-), za odkrycie nadprzewodników w materiałach ceramicznych wysokotemperaturowych otrzymał (wraz z K.A. Mullerem) Nagrodę Nobla w 1987. 1986 osiągnęli stan nadprzewodzący dla tlenku barowo-lantanowo-miedziowego w temp. 35 K, odkrywając tzw. nadprzewodniki wysokotemperaturowe.

Cooper Leon N. (1930-), fizyk amerykański, profesor Uniwersytetu Browna w Providence, w 1972 otrzymał wraz z J. Bardeenem i J. Schrreffierem Nagrodę Nobla za wyjaśnienie zjawiska nadprzewodnictwa.
Josephson Brian David (1940-), fizyk brytyjski, pracownik a od 1974 profesor uniwersytetu w Cambridge, od 1970 członek Royal Society. W 1973 otrzymał Nagrodę Nobla za badania nadprzewodnictwa i odkrycie zjawisk przepływu prądu w złączach nadprzewodnik-izolator-nadprzewodnik zwanych efektami Josephsona.