موصلية فائقة

التطبيقات

إضافةً إلى ذلك، تستعمل الموصلات الفائقة كذلك في صنع الدوائر الرقمية مثلاً بناء على تقنية الفيض الكمى المفرد السريع ومرشحات ترددات الراديو لمحطات الهواتف المحمولة والميكروويف.

إضافةً إلى ذلك، لكن العثور على موصل فائق في درجة حرارة الغرفة يتمتع بكفاءة التكاليف هو حلم راود علماء التوصيل الفائق طوال أجيال. فإذا أمكن التوصل إلى مواد كهذه في المستقبل، ستكون النتيجة ثورة في فهمنا واستخدامنا لكل ما هو كهربى على وجه التقريب.

من جانب آخر، وهناك أسواق أخرى تنشأ تتغلب فيها الكفاءة النسبية وميزة الحجم والوزن التي تتمتع بها الأجهزة القائمة على التوصيل الفائق عالي الحرارة على اعتبارات التكلفة الإضافية.

وفي هذا السياق، تستعمل الموصلات الفائقة في صنع ملتقيات "Josephson junctions" ،التي تعتبر لبنات صنع "SQUIDs"، وهو أكثر مقاييس المغنطيسية حساسية على الإطلاق. وتستعمل أجهزة "SQUIDs" في المجهر الإلكترونى الماسح. كما يستعمل عدد من ملتقيات " Josephson junctions" المتصلة على التوالى لتعريف وحدة قياس الجهد الكهربى (الفولت). وحسب طريقة التشغيل يمكن استخدام ملتقى " Josephson junctions" ككاشف للفوتونات أو كخلاط لها. كما أن التغير الكبير في المقاومة الحادث عند الانتقال من الحالة العادية إلى حالة التوصيل الفائق يستعمل في صنع موازين الحرارة [الترمومترات] في كواشف الفوتونات التجميدية.

من جهة ثانية، ومن التطبيقات المستقبلية الواعدة كذلك نقل الطاقة الكهربية في الشبكات الذكية، والمحولات الكهربية، وأجهزة تخزين الطاقة، والمحركات الكهربية (في دفع المركبات كما في قطارات الخلخلة أو قطارات الاسترفاع المغنطيسى مثلا) وأجهزة الاسترفاع المغنطيسى، والمواد النانومجهرية مثل: أنابيب النانو، والمواد المركبة، والتبريد المغنطيسى فائق التوصيل. غير أن التوصيل الفائق حساس للحقول المغنطيسية المتحركة، وهكذا فإن التطبيقات التي تستعمل التيار المتردد (مثل المحولات) ستصبح أشد صعوبة في تطويرها عن تلك التي تعتمد التيار المستمر.

من جانب آخر، تعد المغنطيسات فائقة التوصيل من أقوى المغنطيسات الكهربية المعروفة، وهي تستعمل في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي الطبية، وفي القياس بواسطة مطياف الكتلة ، ومغناطيسات توجيه حزم الجسيمات المشحونة معجلات الجسيمات مثل معجل LHC التي تديره المنظمة الأوروبية للبحث النووي سيرن. كما يمكن استخدامها كذلك في الفصل المغناطيسى، حيث يتم استخلاص الجزيئات ضعيفة المغنطة من مخلوط جزيئات أقل مغنطة أو عديمة المغنطة كما في صناعة الدهانات.

أنواع الموصلات الفائقة

وتقسم المواد الفائقة التوصيل حسب مجالها الحرج إلى:

وفي هذا السياق، موصل فائق من النوع الثاني (Type II): يتميز بوجود قيمتان للمجال الحرج، القيمة الأولى وهي أقل قيمة لنرمز لها B¹، والقيمة الثانية وهي أعلى قيمة ونرمز لها B². فاذا تجاوزت قيمة المجال المسلط B¹ ولم تتجاوز B² سيكون الاختراق جزئي للموصل ولن يتحول الموصل إلى الحالة الاعتيادية بل سيصل إلى حالة جديدة تسمى الحالة المختلطة، أما إذا تجاوزت قيمة المجال المسلط القيمة B² فسيتحول الموصل إلى الحالة الاعتيادية لأن المجال سيخترقه بصورة كلية.

عمق اختراق لندن

وفي هذا الصدد، موصل فائق من النوع الأول (Type I): من خصائص هذا النوع أنه عندما تتجاوز قيمة المجال المسلط المجال الحرج فإن الموصل يتحول كليا إلى الحالة الاعتيادية وتصبح قيمة العزم المغناطيسي صفراً وبهذا يتمكن المجال الخارجي من اختراق الموصل بصورة كلية.

من جهة ثانية، المواد فائقة التوصيل منخفضة الحرارة (Low temperature superconductor) واختصارا (LTC) وتسمى كذلك المواد فائقة التوصيل التقليدية مثل الزئبق وتمتاز بانخفاض درجة حرارتها الحرجة.

طالع كذلك

وفي هذا السياق، المواد فائقة التوصيل عالية الحرارة (High temperature superconductor) واختصارا (HTC) وتمتاز بارتفاع درجة حرارتها الحرجة.

تقسم الموصلات الفائقة حسب درجة حرارتها الحرجة إلى: