La maggior parte dei materiali utilizzati dalle persone sono isolanti, come plastica o conduttori, come una pentola di alluminio o un cavo di rame. Gli isolanti mostrano un'elevata resistenza all'elettricità. I conduttori come il rame mostrano una certa resistenza. Un'altra classe di materiali non mostra alcuna resistenza quando viene raffreddata a temperature molto basse, più fredda rispetto al congelatore più freddo. Chiamati superconduttori, furono scoperti nel 1911. Oggi stanno rivoluzionando la rete elettrica, la tecnologia dei telefoni cellulari e la diagnosi medica. Gli scienziati stanno lavorando per farli funzionare a temperatura ambiente.
Vantaggio 1: Trasformare la rete elettrica
La rete elettrica è tra le più grandi realizzazioni ingegneristiche del 20 ° secolo. La domanda, tuttavia, sta per travolgerla. Ad esempio, il blackout nordamericano del 2003, durato circa quattro giorni, ha colpito oltre 50 milioni di persone e causato circa $ 6 miliardi di perdite economiche. La tecnologia dei superconduttori fornisce fili e cavi senza perdite e migliora l'affidabilità e l'efficienza della rete elettrica. Sono in corso piani per sostituire entro il 2030 l'attuale rete elettrica con una rete elettrica superconduttiva. Un sistema di alimentazione superconduttore occupa meno immobili ed è sepolto nel terreno, molto diverso dalle attuali linee della rete.
Vantaggio 2: miglioramento della telecomunicazione a banda larga
Tecnologia di telecomunicazioni a banda larga, che funziona meglio alle frequenze gigahertz, è molto utile per migliorare l'efficienza e l'affidabilità dei telefoni cellulari. Tali frequenze sono molto difficili da ottenere con circuiti basati su semiconduttori. Tuttavia, sono stati facilmente raggiunti dal ricevitore basato su superconduttore di Hypres, utilizzando una tecnologia chiamata rapid single quantum quantistico, o RSFQ, ricevitore a circuito integrato. Funziona con l'aiuto di un criorefrigeratore 4-kelvin. Questa tecnologia si sta rivelando in molte torri di trasmettitori di ricevitori di telefoni cellulari.
Vantaggio 3: diagnosi medica di aiuto
Una delle prime applicazioni su larga scala della superconduttività è nella diagnosi medica. La risonanza magnetica, o risonanza magnetica, utilizza potenti magneti superconduttori per produrre campi magnetici ampi e uniformi all'interno del corpo del paziente. Gli scanner MRI, che contengono un sistema di refrigerazione ad elio liquido, riprendono come questi campi magnetici sono riflessi dagli organi nel corpo. Alla fine la macchina produce un'immagine. Le macchine a risonanza magnetica sono superiori alla tecnologia a raggi X nella produzione di una diagnosi. Paul Leuterbur e Sir Peter Mansfield hanno ricevuto il premio Nobel 2003 in fisiologia o medicina, "per le loro scoperte relative alla risonanza magnetica," alla base dell'importanza della risonanza magnetica e dei superconduttori implicativi, alla medicina.
Svantaggi dei superconduttori
Superconduct di materiali superconduttori solo se mantenuto al di sotto di una determinata temperatura chiamata temperatura di transizione. Per i superconduttori pratici attualmente noti, la temperatura è molto inferiore a 77 Kelvin, la temperatura dell'azoto liquido. Mantenerli al di sotto di questa temperatura comporta un sacco di costosa tecnologia criogenica. Pertanto, i superconduttori non si presentano ancora nella maggior parte dei dispositivi elettronici di tutti i giorni. Gli scienziati stanno lavorando alla progettazione di superconduttori che possono funzionare a temperatura ambiente.
