40 דוגמאות לחומרים מוליכים-על

חומרים מוליכים-על

ה חומרים מוליכים-על הם אלה שבתנאים מסוימים יש יכולת להוביל זרם חשמלי ללא התנגדות או אובדן אנרגיה. לדוגמה: כספית, ליתיום, טיטניום, קדמיום.

התנגדות של מוליך-על, בשונה ממה שקורה ב נהגים כגון זהב וכסף, צונחת בחדות לאפס כאשר החומר מתקרר מתחת לו טֶמפֶּרָטוּרָה קריטי: זרם חשמלי שזורם בספירלת חוט מוליכה-על יכול להסתובב ללא הגבלת זמן ללא אספקת חשמל.

גילוי מוליכות-על

מוליכות-על היא תופעה המקושרת למכניקת הקוונטים והתגלתה בשנת 1911 על ידי המדען ההולנדי הייקה קאמרלינג אננס, שצפה כי ההתנגדות החשמלית של כספית נעלמה כשקורר לטמפרטורה של 4 קלווין (-269 מעלות צלזיוס).

מוליכות-על מתרחשת בדרך כלל בטמפרטורות נמוכות, אם כי כדי שמוליך יוכל לתפקד כמוליך-על, יש צורך גם שלא יחרגו משדה זרם או מגנטי מבקרים.

מוליכי העל הראשונים שהתגלו פעלו בטמפרטורות קריטיות של סביב 250 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. בשנות השמונים התגלו מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה, שהטמפרטורה הקריטית שלהם הייתה בערך 179 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. זה עשה את המחקר של חומרים וזה גם פתח את הדלת לקיומם של מוליכי על בטמפרטורת החדר.

סיווג חומרים מוליכים-על

אם מוחל על מוליך-על שדה מגנטי חיצוני חלש, הוא דוחה אותו. כאשר השדה המגנטי גבוה, החומר כבר אינו מוליך-על. שדה קריטי זה מונע חומר מוליך-על.

סיווג נוסף שמתבצע לגבי מוליכים אלה הוא זה שמחלק אותם על פי יכולתם להגן לחלוטין על שדה מגנטי חיצוני. מוליכי-על מסוג I מונעים לחלוטין את חדירתם של שדות מגנטיים חיצוניים, ואילו מוליכי-על מוליכי-על מסוג II אינם מושלמים במובן זה שהם מאפשרים לשדה המגנטי לחדור אליהם בְּתוֹך.

שימושים ויישומים של חומרים מוליכים-על

עד כה, התועלת העיקרית של מוליכי העל היא ייצור שדות מגנטיים חזקים מאוד ללא אובדן אנרגיה. לפיכך, יש להם יישומים ברפואה, בבניית מאיצי חלקיקים ובקרת כורים גרעיניים, בין היתר. פיתוח מוליכי-על מאפשר גם להתקדם בחקר מחשבים יותר מהיר יותר ועם זיכרון גדול יותר, רכבות ריחוף מגנטיות במהירות גבוהה ואפשרות של לִיצוֹר כוח חשמלי יותר ביעילות.

בנוסף, משתמשים במוליכים על במעבדות של גוּפָנִי למטרות מחקר, למשל במחקרי תהודה מגנטית גרעינית ובמיקרוסקופ אלקטרונים ברזולוציה גבוהה.

שיטות להשגת חומרים מוליכים על

השגת חומרים מוליכים-על כפופה, כרגע, להשגת טמפרטורות נמוכה במיוחד ולכן משתמשים בדרך כלל באלמנטים כמו הליום או חנקן נוזל.

דוגמאות לחומרים מוליכים-על