Wat zijn de verschillende soorten supergeleidertechnologieën?
Supergeleiders zijn nuttig in een groot aantal verschillende technische, mechanische en wetenschappelijke toepassingen. Er zijn bijvoorbeeld supergeleidertechnologieën in ontwikkeling die de veiligheid en efficiëntie van het elektriciteitsnet aanzienlijk kunnen verbeteren. Andere technologieën maken nieuw gebruik van elektromagnetisme mogelijk. Computers kunnen ook profiteren van supergeleidende technologieën, en sommige soorten wetenschappelijke instrumenten maken ook gebruik van de unieke elektrische eigenschappen van supergeleiders.
Het belangrijkste voordeel voor supergeleiders is hun vermogen om een elektrische stroom over te dragen met vrijwel geen weerstand. Vroege supergeleiders functioneerden alleen bij buitengewoon lage temperaturen en waren onpraktisch voor de meeste toepassingen, omdat het vloeibare helium dat nodig was om ze te koelen onbetaalbaar was en moeilijk om mee te werken. Nieuwere supergeleidertechnologieën op hoge temperatuur maken gebruik van materialen die supergeleidende eigenschappen hebben bij koeling tot temperaturen die kunnen worden gehandhaafd in de veel goedkopere en beter beheersbare vloeibare stikstof.
Perfecte transmissie van elektriciteit kent vele toepassingen voor het elektriciteitsnet. Technologieën die supergeleiders gebruiken in plaats van veel grotere halfgeleiders zorgen ervoor dat stroom kan worden overgedragen met behulp van veel kleinere draden. Omdat bijna geen energie verloren gaat, zijn deze systemen bovendien veel efficiënter, wat betekent dat er minder stroom nodig is. Supergeleiders kunnen ook worden gebruikt om plotselinge stroompieken in een stroomnet te verminderen, die anders schade zouden veroorzaken.
Supergeleiders maken uiterst efficiënte elektromagneten. Dit zorgt voor een zeer nauwkeurige beeldvorming, wat nuttig is voor artsen die gedetailleerde scans van hun patiënten nodig hebben. Het is ook nuttig voor het leger, waar supergeleidende technologieën worden gebruikt om mijnen en andere gevaren te detecteren. Grotere supergeleidende elektromagneten zorgen voor magnetische levitatie, die al in sommige hogesnelheidstreinen wordt gebruikt.
Een nieuwe generatie computers zal uiteindelijk gebruik maken van supergeleidertechnologieën. De elektrische eigenschappen van halfgeleiders leggen beperkingen op aan de hoeveelheid rekenkracht die in een conventionele microchip kan worden ingebouwd. Wetenschappers kunnen deze beperkingen omzeilen en veel snellere en strakker samengestelde circuits maken door gebruik te maken van enkele van de kwantumeigenschappen van supergeleidende materialen. Supergeleiders zijn ook efficiënter in het gebruik van stroom, waardoor het probleem van afvalwarmte bijna wordt geëlimineerd.
Elektrische weerstand kan het moeilijk maken om zeer gevoelige instrumenten te ontwerpen. Detectie-instrumenten die gebruikmaken van supergeleidertechnologieën zijn vrij van dit probleem. Supergeleiders belemmeren niet de stroom van zelfs zeer zwakke elektrische stromen, en die zeer zwakke stromen kunnen worden gebruikt om detectoren te creëren die in staat zijn om extreem zwakke signalen op te vangen.