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Einleitung

Supraleitfähigkeit, auch Superleitung oder Superleitfähigkeit, physikalische Eigenschaft bestimmter Materialien, wie etwa Metalle, Legierungen oder Keramiken, die dem Fluss eines elektrischen Stromes keinen elektrischen Widerstand entgegenstellen.

Supraleitfähigkeit tritt erst unterhalb einer bestimmten Sprungtemperatur, der so genannten kritischen Temperatur T_c, auf und ist außerdem abhängig von äußeren Magnetfeldern. Jüngsten Erkenntnissen zufolge sind supraleitende Eigenschaften nicht nur von der Temperatur sondern auch von der Materialdicke abhängig (siehe unten: Forschungsergebnisse jüngerer Zeit). Außerdem lassen sich die supraleitenden Eigenschaften wesentlich erhöhen, wenn der Supraleiter als feinst gemahlenes Pulver vorliegt.

Supraleiter der 1. Art oder auch Typ-1-Supraleiter weisen im supraleitenden Zustand und unter Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes in ihrem Inneren keine Magnetfelder auf, d. h., in diesem Zustand wird das äußere Magnetfeld aus dem Materialinneren verdrängt (so genannter Meißner-Ochsenfeld-Effekt). Der Zustand bleibt bis zu einer bestimmten temperaturabhängigen Magnetfeldstärke erhalten und geht oberhalb der so genannten kritischen Magnetfeldstärke H_c verloren.

Supraleiter der 2. Art (Typ-2) weisen neben der Besonderheit, die die Typ-1-Leiter auszeichnet, eine weitere auf. Sie enthalten im supraleitenden Zustand auch normal leitende Phasen, in die ein äußeres Magnetfeld eindringen kann, ohne die Supraleitung aufzuheben. Durch diesen Effekt liegen die kritischen Magnetfeldstärken für Typ-2-Supraleiter wesentlich höher.

Bei den ersten Supraleitern der Geschichte – z. B. der intermetallischen Niob-Germanium-Verbindung Nb₃Ge – erreichte man kritische Temperaturen von T_c 23,2 K (Kelvin; -249,95 °C). Um derart tiefe Temperaturen zu erhalten, kam flüssiges Helium als Kühlmittel zum Einsatz (siehe Tiefsttemperaturtechnik). Ein 1988 hergestelltes Thallium-Barium-Calcium-Kupferoxid zeigte supraleitende Eigenschaften schon bei einer Sprungtemperatur T_c von 125 K (-148 °C). Die bislang höchste Sprungtemperatur liegt derzeit bei 164 Kelvin (-109 °C).