Supraleiter

Supraleiter sind Materialien, die bei sehr niedrigen Temperaturen bestimmte bemerkenswerte Eigenschaften zeigen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie elektrischen Strom ohne jeglichen Widerstand leiten können. Das bedeutet, dass der Strom in einem Supraleiter ohne Verluste fließen kann, was im Gegensatz zu herkömmlichen elektrischen Leitern steht, die einen gewissen Widerstand aufweisen.

Die Eigenschaften von Supraleitern wurden erstmals 1911 von dem niederländischen Physiker Heike Kamerlingh Onnes entdeckt. Er fand heraus, dass bestimmte Materialien, wenn sie auf sehr tiefe Temperaturen abgekühlt werden, ihren elektrischen Widerstand auf null reduzieren. Diese niedrigen Temperaturen, die oft nahe dem absoluten Nullpunkt liegen, werden als kritische Temperatur bezeichnet.

Es gibt verschiedene Arten von Supraleitern, die sich durch ihre chemische Zusammensetzung und die Art der supraleitenden Eigenschaften unterscheiden. Beispiele für Supraleiter sind metallische Supraleiter (wie Quecksilber oder Blei), keramische Hochtemperatursupraleiter (wie Yttrium-Barium-Kupferoxid oder Bismut-Strontium-Calcium-Kupferoxid) und Eisenselenid-Supraleiter.

Supraleitung hat zahlreiche praktische Anwendungen. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist die Energieübertragung und -speicherung. Durch den verlustfreien Stromtransport können große Energiemengen über große Entfernungen effizienter übertragen werden. Supraleitende Magnete werden auch in der Magnetresonanztomographie (MRT) und in Teilchenbeschleunigern eingesetzt. In einigen Fällen können supraleitende Materialien auch starke magnetische Felder erzeugen, was in der Materialprüfung, bei der Magnetabschirmung und in der Kernfusion von Interesse ist.

Obwohl die Technologie und Anwendung von Supraleitern Fortschritte gemacht hat, stellen die erforderlichen extrem niedrigen Temperaturen noch immer eine Herausforderung dar. Die Forschung in diesem Bereich zielt darauf ab, Supraleiter zu entwickeln, die bei höheren Temperaturen arbeiten, um ihre Anwendbarkeit und wirtschaftliche Umsetzung zu verbessern.