अतिसंवाहकता

अतिसंवाहकता : निरपेक्ष शून्याच्या वर (-२७३^० से. च्या वर, -केल्व्हिन निरपेक्ष तापक्रम) काही अंश तापमानापर्यंत काही धातू व मिश्रधातू थंड केल्यास, त्यांची विद्युत संवाहकता अतिशय वाढते व रोध शून्य होतो, या अविष्काराला ‘अतिसंवाहकता’ म्हणतात. त्याचबरोबर अतिसंवाहकाच्या अंतर्भागात कर्षुकीय (चुंबकीय) क्षेत्रही शून्य होते इतकेच नव्हे तर अतिसंवाहकास प्रथम दुर्बल कर्षुकीय क्षेत्रात ठेवून, नंतर त्याचे तापमान संक्रमण तापमानाच्या (Tc, ज्या तापमानाखाली पदार्थ अतिसंवाहक होतो) खाली नेल्यास, त्याच्या अंतर्भागातील कर्षुकीय स्त्रोतरेषा (कर्षुकीय प्रेरणारेषा) बाहेर फेकल्या जातात व तो संपूर्णपणे प्रतिकर्षुक (कर्षुकीय पार्यता निर्वातापेक्षा कमी असणारा पदार्थ) बनतो. अतिसंवाहकाच्या भोवतीचे कर्षुकीय क्षेत्र पुरेसे प्रबल केल्यास, त्या पदार्थाची अतिसंवाहकता नष्ट होते व त्याचबरोबर कर्षुकीय स्त्रोरेषाही त्यात पुन्हा प्रवेश करतात. 

अतिसंवाहकतेचा शोध प्रथम ⇨ कामर्लिंग-ऑनेस यांनी १९११ मध्ये लावला. नंतर अतिसंवाहक पदार्थांच्या संपूर्ण प्रतिकर्षुकत्वाचा शोध माईसनर व ओख्सेनफेल्ड यांनी लावला व त्यास ‘माईसनर-परिणाम’ असे नाव मिळाले. अतिसंवाहकतेची कारणमीमांसा गॉर्टर व कॅझिमिर (१९३४), एफ्. व एच्. लंडन (१९३५), गिझबर्ग व लॅंडॉ (१९५०) आणि बारडीन, कूपर व स्क्रीफर (१९५७) यांनी केली.

कामर्लिंग यांनी हीलियम द्रवरूपात मिळविल्यानंतर, त्या हीलियमाचा उपयोग करून त्यांनी धांतूच्या नीच तापमानातील संवाहकतेसंबंधी प्रयोग केले. त्यात त्यांस असे आढळले की, पाऱ्याचा विद्युत् रोध तापमान कमी होईल त्याप्रमाणे कमी होत जाऊन सु. ४^० के. तापमान झाले असता त्याचा विद्युत् रोध एकदम कमी झाला तो इतका की, रोधाचे मापनच होईना. त्यावरून कामर्लिंग यांनी असे अनुमान बांधले की, ४^० के. हे पाऱ्याचे संक्रमण तापमान असून त्या तापमानाच्या खाली त्याचे रूपांतर अतिसंवाहक पाऱ्यात झाले असले पाहिजे व म्हणून त्याचा विद्युत् रोध नाहीसा झाला.

यानंतर या अविष्कारासंबंधी वेगवेगळ्या प्रयोगशाळांत जोराने संशोधन सुरू झाले व त्यामध्ये असे आढळून आले की, सु. १७^० के. ते सु. ०·१^० के. या तापमानांच्या कक्षेत २४ शुद्ध धातू व अनेक मिश्रधातू आणि संयुगे अतिसंवाहक बनतात. ०·१^० के. च्या खालच्या तापमानात आणखी काही शुद्ध धातू हा गुण दाखवितील अशी शक्यता आहे.

अतिसंवाहक धांतूची रोधकता संक्रमण तापमानापर्यंत त्यांचे शीतलीकरण केल्याबरोबर एकदम, निदान १०^११ पटीने तरी, कमी होते. हा बदल घडून येताना तापमानात फारच थोडा (काही बाबतींत ०·००१^० के. पेक्षाही कमी) फरक पडतो. अतिसंवाहकाची रोधकता १०^-२२ ओहम-सेंमी. पेक्षाही कमी असते. त्यामुळे या परिस्थितीत विद्युत् प्रवाह एकदा सुरू केला की, तो बिलकुल कमी न होता बराच काल (१८ महिने पर्यंत) चालू राहू शकतो.

शुद्ध धातूंची सक्रंमण तापमाने सु. ०·१^० के. पासून अधिकात अधिक ११^० के. पर्यंत, तर मिश्रधातूंची १८^० के. पर्यंत असतात. शुद्ध धांतूपेक्षा त्याच धातूंच्या मिश्रधातूंची संक्रमण तापमाने अधिक असतात, असे आढळून आले आहे. उदा., शुद्ध निओबियम धातूचे संक्रमण तापमान ९·०९^० के. आहे, तर निओबियम व कथिलाच्या मिश्रधातूचे (Nb₃Sn)१८^० के. हे संक्रमण तापमान आहे.

कामर्लिंग यांना १९१३ साली असा शोध लागला की, एखाद्या तारेतून पुरेसा मोठा विद्युत् प्रवाह धाडल्यास तिची अतिसंवाहकता नष्ट होते.नंतर असे समजले की, अतिसंवाहकता नष्ट पावली ती त्या विद्युत् प्रवाहामुळे उत्पन्न झालेल्या कर्षुकीय क्षेत्रामुळे होय. या शोधाचा परिणाम म्हणून कर्षुकीय क्षेत्राच्या मर्यादामूल्यांसंबंधी बरेच प्रयोग झाले व ही मर्यादामूल्ये आणि निरपेक्ष तापमान यांचे आलेख काढण्यात आले.

नेहमीच्या अवस्थेतून एखाद्या पदार्थाचे होणारे अतिसंवाहक अवस्थेतील रूपांतर हे त्या पदार्थाचे तापमान व त्याच्या पृष्ठभागाजवळचे कर्षुकीय क्षेत्र या दोन गोष्टींवर अवलंबून असते. पदार्थाचे तापमान संक्रमण-तापमानापेक्षा कमी असून, त्याच्या पृष्ठभागाजवळचे कर्षुकीय क्षेत्र त्याच्या मर्यादामूल्यापेक्षा कमी असल्यास पदार्थ अतिसंवाहक बनतो. त्याचप्रमाणे या रूपांतरच्या बाबतीत, पदार्थाचा आकार व पदार्थाची कर्षुकीय रेषांच्या सापेक्ष स्थिती यांचाही परिणाम होतो.

काही अतिसंवाहक पदार्थ योग्य‍ त्या आकाराचे घेऊन, त्यांच्या भोवतीचे कर्षुकीय क्षेत्र Hc या मर्यादामूल्याइतके कमी केल्यास, योग्य त्या तापमानात ते अकस्मात संपूर्णपणे प्रतिकर्षुक बनतात. अशा पदार्थांना पहिल्या प्रकारचे अतिसंवाहक म्हणतात, तर काही पदार्थांच्या बाबतीत (त्यांचा आकार कसाही असला तरी) त्याच्या पार्यतेतील (एखाद्या पदार्थामधून कर्षुकीय प्रेरणारेषांचे मार्गक्रमण होण्याची सहजता) बदल क्रमश:च होतो. अशा पदार्थांना दुसऱ्या प्रकारचे अतिसंवाहक असे म्हटले जाते.

दुसऱ्या प्रकारच्या पदार्थांच्या बाबतीत Hc₁ व Hc₂ अशी दोन मर्यादाक्षेत्रे आढळून येतात. Hc₁ यापेक्षा जास्त सामर्थ्यवान क्षेत्रांमध्ये पदार्थाची संवाहकता व पार्यता नेहेमीप्रमाणेच असते. Hc₂ या मर्यादेपेक्षा कमी सामर्थ्याच्या क्षेत्रात पदार्थाची रोधकता शून्य होते व त्याचबरोबर तो संपूर्णपणे प्रतिकर्षुकही बनलेला असतो म्हणजेच त्याची पार्यता शून्य होते.Hc₁ व Hc₂ यांच्या दरम्यानच्या क्षेत्रांमध्ये पदार्थाची रोधकता शून्य झालेली असली तरी पार्यता शून्य होत नाही. ताणरहित व शुद्ध अशी मूलद्रव्ये (निओबियन सोडून) पहिल्या प्रकारात मोडतात, तर रासायनिक अशुद्धता किंवा स्फटिक-जालकातील दोष यामुळे पदार्थातील इलेक्ट्रॉनांचा माध्य मुक्त पथ (प्रत्येकी दोन आघातांमध्ये इलेक्ट्रॉन जेवढी अंतरे चालून जातात त्यांची सरासरी) लहान होते व पदार्थ दुसऱ्या प्रकारात येतो.

पहिल्या प्रकारातील अतिसंवाहक पदार्थाच्या बाबतीत मर्यादाक्षेत्र Hc व तापमान T यांचा संबंध दाखविणारा वक्र ⇨ अन्वस्त असतो. थोडा फरक सोडल्यास Hc चे मूल्य H_c = H_o [1-(T/T_c)²] समीकरणावरून मिळते. त्यात H_o हे H_c चे निरपेक्ष शून्य तापमानाच्या वेळचे मूल्य आहे. 

एखादी धातू अतिसंवाहक आहे की नाही हे सांगणारा कोणताही निश्चित नियम नाही. क्षार धातू (सोडियम, पोटॅशियम यांसारख्या धातू) व क्षारधर्मी धातू, तसेच मेंडेलेव्ह याच्या ⇨ आवर्त सारणीतील निकेल व तांबे ज्यात आहेत त्या स्तंभातील मूलद्रव्ये, लोहकर्षुक व प्रतिलोहकर्षुक द्रव्ये, यांपैकी कोणत्याही मूलद्रव्याने अतिसंवाहकतेचा धर्म दाखविलेला आढळत नाही. परंतु त्यांच्याशी रासायनिक संयोगाने तयार झालेले पदार्थ अतिसंवाहक असू शकतात. जवळजवळ सर्व स्फटिक वर्ग अतिसंवाहक आहे, तर काही अस्फटिक-धातू अतिसंवाहक आहेत. ज्यांची रोधकता सर्वसाधारण तापमानात अधिक आहे, अशांची संक्रमण तापमानेही उच्च असतात आणि अशी उच्च संक्रमण तापमाने असलेली मूलद्रव्ये, संयुग वा मिश्रधातू यांच्यात संयुजी (अणूतील सर्वांत बाहेरच्या कक्षेतील) इलेक्ट्रॉनांची संख्या दर अणूत ३,५ वा ७ असते.

माईसनर-परिणाम : ओहम-नियमानुसार कोणत्याही पदार्थाचा विद्युत् रोध शून्य झाला, तर त्याच्यात विद्युत् वर्चोभेद (विद्युत् दाबातील फरक) असूच शकणार नाही. त्यामुळे मॅक्सवेल-समीकरणानुसार पदार्थातील व भोवतालचे कर्षुकीय प्रवर्तन (कर्षुकत्व निर्माण होण्यास कारणीभूत होणारी क्रिया), रोध शून्य होण्याच्या आधी जेवढे असेल, तेवढेच ते नंतरही राहिले पाहिजे. १९३३ मध्ये माईसनर व ओख्सेनफेल्ड यांना असे दिसून आले की, एखादा पदार्थ दुर्बल कर्षुकीय क्षेत्रात ठेवून त्याचे शीतलीकरण करीत गेल्यास, जेव्हा त्याचा रोध शून्य होतो, तेव्हाच त्याच्या भोवतालचे कर्षुकीय क्षेत्रवितरण एकदम बदलते. या आविष्काराला ‘माईनसनर-परिणाम’ असे म्हणतात.

या परिणामाचे स्पष्टीकरण करण्यासाठी असे मानणे भाग पडते की, अतिसंवाहक पदार्थ प्रत्येक तापमानाच्या वेळी ऊष्मागतिकीय समतोलात [→ ऊष्मागतिकी] असतो आणि त्याला अतिसंवाहकता प्राप्त झाल्यानंतर या समतोलासाठी तो आपल्या अंतर्भागातील काही किंवा सर्वच्या सर्व, प्रवर्तन रेषा बाहेर लोटून देतो म्हणजेच तो पदार्थ संपूर्णपणे प्रतिकर्षुक बनतो. यावरून लक्षात येईल की, अतिसंवाहकतेमध्ये रोध शून्यता आणि संपूर्ण प्रतिकर्षुकता ही दोन्ही वैशिष्ट्ये समाविष्ट झालेली आहेत.

कर्षुकीय क्षेत्राची तीव्रता पहिल्या प्रकारच्या अतिसंवाहकांच्या बाबतीत H_c पेक्षा कमी व दुसऱ्या प्रकारच्या अतिसंवाहकांच्या बाबतीत H_c1 पेक्षा कमी असेल, तर कर्षुकीय रेषा त्या पदार्थांच्या पृष्ठभागाच्या किंचित 

आत जाऊ शकतात. त्याच्या अंतर्भागातील कर्षुकीय रेषा नष्ट होण्याचे कारण म्हणजे पदार्थाच्या पृष्ठभागावर काही खोलीपर्यंत जाणारे विद्युत् प्रवाह निर्माण होतात. ज्या खोलीपर्यंत हे प्रवाह आत जाऊ शकतात त्या खोलीला ‘प्रवेशनिम्नता’ —  — असे म्हणतात. या विद्युत् प्रवाहामुळे निर्माण होणाऱ्या कर्षुकरेषा अंतर्भागातील आधीच्या कर्षुकरेषांचा नाश करतात व त्याचबरोबर बाहेरच्या क्षेत्रवितरणातही फरक घडवून आणतात.  चे मूल्य त्या पदार्थावर तसेच त्याच्या तापमानावरही अवलंबून असते. हा संबंध आसन्न (अंदाजी) रीतीने

= _० [1-(T/T_c)⁴]^-1 या सूत्राने दर्शविला जातो. या सूत्रात _० ही विशिष्ट पदार्थाची निरपेक्ष शून्य तापमानात असणारी प्रवेशनिम्नता आहे ० चे एक लाक्षणिक मूल्य ५×१०^-६ सेंमी. आहे.

अतिसंवाहकतेसंबंधीच्या संशोधनामध्ये १९५० मध्ये प्रगतीचा आणखी एका टप्पा गाठण्यात आला व पदार्थाचे आणवीय द्रव्यमान व संक्रमण तापमान यांमधील परस्परसंबंध समजून आला. तसेच पारा, कथिल व शिसे या धातूंचे समस्थानिक (अनुक्रमांक तोच पण अणुभार भिन्न असलेला त्या मूलद्रव्याचा प्रकार, → समस्थानिक) निराळे करता येतात आणि प्रत्येकाच्या अतिसंवाहकतेचे मोजमाप करता येते. कर्षुकीय क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत संक्रमण तापमान, समस्थानिकांच्या आणवीय द्रव्यमानाच्या जवळजवळ वर्गमुळाच्या व्यस्त प्रमाणात बदलते. सूत्ररूपाने ही गोष्ट MⁿT_c = स्थिरांक, अशी मांडता येईल यात M हे समस्थानिकाचे आणवीय द्रव्यमान, Tc हे संक्रमण तापमान व n चे मूल्य जवळजवळ ०·५ आहे (n चे प्रयोगमूल्य कथिलाच्या बाबतीत ०·४६ व पायऱ्याच्या बाबतीत ०·५०४ आहे). यावरून असे दिसून आले की, अतिसंवाहकतेच्या आविष्कारात पदार्थाच्या स्फटिक-जालकाचा महत्त्वाचा वाटा आहे. पूर्वी हा सर्व प्रकार केवळ मुक्त इलेक्ट्रॉनांमुळेच होतो असा समज होता. यामुळे फ्रलिख, बारडीन वगैरे शास्त्रज्ञांना अतिसंवाहकतेचा सैद्धांतिक खुलासा पूर्वीपेक्षा अधिक चांगल्या रीतीने करता आला.

ऊष्मागतिकी : यांत्रिक व इतर स्वरूपाच्या ऊर्जा यांच्या उष्णतेशी असलेल्या संबंधांचा गणितीय विचार म्हणजे ऊष्मागतिकी होय. एकजिनसी अतिसंवाहक पदार्थाचे अतिसंवाहक अवस्थेत होणारे स्थित्यंतर हे ऊष्मागतिकीय दृष्टया ‘व्युत्क्रमी अवस्थांतर’ असते. कर्षुकीय क्षेत्राच्या अभावी जेव्हा Tc या तापमानात हे अवस्थांतर होते, तेव्हा कोणत्याही प्रकारे सुप्त उष्णतेचे (तापमानात फरक न होता पदार्थाची अवस्था बदलण्यासाठी द्याव्या किंवा काढून द्याव्या किंवा काढून घ्याव्या लागणाऱ्या उष्णतेचे) शोषण वा उत्सर्जन केले जात नाही परंतु पदार्थाची विशिष्ट उष्णता (१ ग्रॅम पदार्थाचे तापमान १^० से. ने बदलण्यास लागणारी उष्णता) मात्र एकदम बदलते.म्हणून हे दुसऱ्या क्रमांकाचे ऊष्मागतिकीय अवस्थांतर होय.

पहिल्या प्रकारच्या अतिसंवाहकाच्या तापमान व मर्यादापेक्षा यांच्या वक्राचा चढ dHc

                                                                                                                                dT

असेल, तर त्या पदार्थाच्या विशिष्ट उष्णतेत पडणारा फरक ∆C पुढील सूत्राने दिला जातो :  

येथे V हे पदार्थाचे आयतन (घनफळ) आहे.

संक्रमण तापमानापेक्षा नीच तापमान असता साध्या स्थितीतून अतिसंवाहक स्थितीत होणाऱ्या अवस्थांतराच्या वेळी बाहेर टाकली जाणारी सुप्त उष्णता, Q, पुढील समीकरणावरून मिळते : 

  यात Hc हे T या तापमानाच्या वेळचे मर्यादापेक्षा आहे.

अतिसंवाहकतेविषयी काही महत्त्वाच्या उपपत्ती :(१) गॉर्टर व कॅझिमीर यांची द्विद्रव-प्रतिमान-उपपत्ती : या प्रतिमानाप्रमाणेअतिसंवाहक पदार्थातील संवाहक इलेक्ट्रॉन, एकमेकांत पूर्णपणे मिसळणाऱ्या पण एकमेकांत अन्योन्य क्रिया नसलेल्या, अशा दोन द्रवांत जणू काय विभागले जातात. त्यांपैकी एक भाग अतिसंवाहकतेचा धर्म निर्माण करतो. या भागाची एंट्रॉपी (उष्णता व तापमान यांचे महत्त्वाचे गुणोत्तर, → एंट्रॉपी) शून्य असते व त्याच्याकडून ऊर्जा-ऱ्हास वा उष्णता-संक्रमण घडत नाही. दुसरा द्रव साधा संवाहक असतो व त्याच्यामुळे उष्णता-संवाहन घडते. (२) एफ्. व एच्. लंडन यांची समीकरणे : यांचा उपयोग करून  चे मूल्य काढता येते. मूल्य  = २×१०-६ सेंमी. इतके येते आणि प्रायोगिक मूल्याशी चांगले जुळते. शिवाय माईसनर परिणामाचाही पूर्ण खुलासा त्यामुळे होऊ शकतो. (३) गिंझबर्ग-लँडॉसमीकरणे : यांच्या योगाने प्रकार १ व २ यांमधील अतिसंवाहक पदार्थासंबंधी खुलासेवार माहिती मिळते. (४) बारडीन (बी), कूपर (सी) व स्क्रीफर (एस) यांची बीसीएस ‘सूक्ष्मदर्शी’ उपपत्ती : ही उपपत्ती पुंजयामिकीवर आधारलेली आहे व ती अतिसंवाहकतेसंबंधी बहुतेक सर्व खुलासा करू शकते. या उपपत्तीची सैद्धांतिक व प्रायोगिक एकवाक्यता उच्च दर्जाची आहे. तरीही ही उपपत्ती पूर्णपणे समाधानकारक आहे असे म्हणता येणार नाही, कारण तीवरून कोणती मूलद्रव्ये अतिसंवाहक होतात याबद्दल काहीच निश्चित सांगता येत नाही. त्याचप्रमाणे ऑस्मियम, मॉलिब्डेनम व ऱ्हेनियम या धातूंच्या समस्थानिकांच्या बाबतीत MⁿT_c= स्थिरांक, हा नियम लागू पडत नाही व हे असे का व्हावे याचा उलगडाही ‘बीसीएस’ उपपत्तीवरून होत नाही.

पहा : ऊष्मागतिकी नीच तापमान भौतिकी.             

भावे, श्री. द.

अतिसंवाहकतेचे अनुप्रयोग : अतिसंवाहतेवर आधारलेल्या काही प्रमुख अनुप्रयोगांची माहिती पुढे दिली आहे.  

 अतिसंवाहक बोलोमीटर : अवरक्त प्रारणाचे (दृश्य वर्णपटातील तांबड्या रंगाच्या अलीकडील प्रारणाचे) अभिज्ञान करण्यासाठी हे एक अत्यंत सूक्ष्मग्राही साधन दुसऱ्या महायुद्धात तयार करण्यात आले. यामध्ये निओबियम नायट्राइडची एक अत्यंत पातळ पट्टी हीलियमाच्या साहाय्याने संक्रमण तापमानाला (१५^० के.) थंड केलेली असते. तिच्यावर अवरक्त प्रारण पडले तर त्याचे शोषण होऊन त्यामुळे पट्टीचे तापमान वाढते. ही तापमानातील वाढ अत्यंत सूक्ष्म (१०^-७ अंश से.) असली तरीही त्यामुळे पट्टीच्या रोधात एकदम खूप वाढ होते. अनुरूप विद्युत् मंडलाच्या साहाय्याने या वाढीची नोंद केली जाते. अशा तऱ्हेने त्या अवरक्त प्रारणाच्या उद्गमाचे अभिज्ञान होते. या साधनाच्या साहाय्याने संपूर्ण अंधारातही शत्रूचे सैनिक किंवा युद्धसाहित्याचे अस्तित्व समजू शकते.

अतिसंवाहक विद्युत् कर्षुक  : शास्त्रीय संशोधनात अतितीव्र शक्तीची कर्षुकीय क्षेत्रे लागतात. नेहमीच्या पद्धतीत ही क्षेत्रे विद्युत् कर्षुकाच्या साहाय्याने मिळवतात. ५०,००० ओर्स्टेड (मीटर-किलोग्रॅम-सेकंद एककात

५ X १०^७

   ४π           अँपिअर/मीटर) तीव्रतेचे कर्षुकीय क्षेत्र निर्माण करणाऱ्या विद्युत् कर्षुकाचे वजन कित्येक हजार किग्रॅ. असून त्याभोवताली तांब्याच्या अतिजाड तारेचे वेटोळे असते. त्यातून विद्युत् प्रवाह पाठविण्यासाठी सु. ५० किवॉ. विद्युत् शक्ती लागते. त्याशिवाय वेटोळ्याच्या शीतलनासाठी योग्य ती सोय करावी लागते. परंतु अतिसंवाहकतेचा उपयोग केला असता सु. १ लक्ष ओर्स्टेड

तीव्रतेची कर्षुकीय क्षेत्रे मिळवता येतात. या प्रकारच्या कर्षुकाचे वजन फक्त सु. १०० किग्रॅ. असते. त्यातील वेटोळी निओबियम-कथिल किंवा व्हॅनॅडियम-गॅलियम या मिश्रधातूंची केलेली असतात.

अतिसंवाहक कर्षुक वापरण्यात दोन अडचणी आहेत. त्यांपैकी एक म्हणजे कोणत्याही अतिसंवाहक धातूमध्ये सर्वसाधारण काही अशुद्ध असतेच त्यामुळे किंवा अतिशुद्ध अतिसंवाहक धातू वापरूनही त्यातील जोडकामात काही दोष उत्पन्न झाल्यास किंवा यांत्रिक दोषामुळे,कर्षुकीय स्त्रोतात आकस्मित बदल होतो व याचा परिणाम म्हणून उष्णता उत्पन्न होऊन त्या धातूचे तापमान वाढते. हे वाढलेले तापमान तिच्या क्रांतिक तापमानापेक्षा अधिक झाल्यास, त्या धातूची अतिसंवाहकताच नष्ट होते. यावर इलाज असा की, अतिसंवाहक धातूच्या तारांवर तांब्याचे विलेपन करणे यामुळे जरी उष्णता उत्पन्न झाली तरी तांब्याच्या सुसंवाहक गुणधर्मामुळे ती दूर केली जाते. यासाठी अतिसंवाहक तारा पुढील पद्धतीने बनवितात. तांब्याचे विलेपन केलेल्या बऱ्याचशा अतिसंवाहक तारांचा जुडगा करतात व तारातारांमध्ये निरोधक द्रव्य घालतात. शिवाय या तारांवर इंडियम व कॅडमियम या धातूंचे पातळ थर दिलेले असतात. या सर्व योजनांमुळे तारांमध्ये विद्युत् प्रवाह अखंड चालू राहतो. एवढेच नव्हे तर तापमानाची वाढही होत नाही.

अतिसंवाहक कर्षुक वापरण्यात दुसरी अडचण म्हणजे अतिनीच तापमान निर्माण करण्यास लागणारा खर्च. परंतु असे आढळले आहे की, हा खर्च सोसूनही अतिसंवाहक कर्षुक वापरणे फायद्याचे ठरते. उदा., अमेरिकेतील ऑरेगन नॅशनल लॅबोरेटरीमध्ये बुदबुदकोठीसाठी [विद्युत् भारित कणांचे अस्तित्व ओळखण्यासाठी वापरण्यात येणारी अतितप्त पारदर्शक द्रवयुक्त कोठी] वापरला जाणारा जगातील सर्वांत मोठा अतिसंवाहक कर्षुक आहे. त्याची किंमत १ कोटी रुपये आहे पण तितकेच क्षेत्र निर्मण करणाऱ्या नेहेमीच्या विद्युत् कर्षुकाच्या किंमतीपेक्षा ती २५ टक्कयांनी कमी आहे. शिवाय हा अतिसंवाहक कर्षुक चालविण्यास लागणारा खर्च (अतिनीच तापमान निर्माण करण्याचा खर्च लक्षात घेऊन सुद्धा), नेहमीचा विद्युत् कर्षुक त्याऐवजी वापरला असता जो खर्च येईल त्यापेक्षा ७५ लाख रुपयांनी कमी आहे. म्हणून अशा तऱ्हेचे अतिसंवाहक कर्षुक वापरण्याची प्रवृत्ती अधिकाधिक वाढत आहे व तशा योजनाही कार्यान्वित आहेत.

त्याचप्रमाणे अतिसंवाहकतेचा उपयोग करणारे रोहित्र (विद्युत् दाब बदलणारे साधन) व समाक्ष केबल (एकात एक दंडगोलाकार विद्युत् संवाहक बसविलेली केबल, → समाक्ष केबल) यांच्या साहाय्याने विद्युत् शक्ती दूर पाठविण्याच्या खर्चात खूपच काटकसर करता येणे शक्य आहे व त्या दृष्टीने प्रयोग चालू आहेत.

क्रायोट्रॉन : अतिसंवाहकतेवर आधारलेल्या या साधनाचा अतिजलद कार्य करणारा स्विच म्हणून उपयोग होतो. त्याचप्रमाणे संगणकात (गणकयंत्रात) ट्रँझिस्टरऐवजी याचा उपयोग होण्याची शक्यता आहे. संक्रमण तापमानाच्या किंचित खाली तापमान असलेल्या निओबियमाच्या अतिसंवाहक तारेभोवती (किंवा अत्यंत पातळ पटलाभोवती) मर्यादित तीव्रतेचे कर्षुकीय क्षेत्र प्रस्थापित केल्यास त्या तारेची अतिसंवाहकता नष्ट होते व तिचा रोध एकदम खूप वाढतो (स्विच खुला) याउलट, कर्षुकीय क्षेत्र काढून टाकले की, त्या तारेचा रोध एकदम शून्य होतो (स्विच बंद), या तत्त्वावर हे साधन आधारलेले आहे.

माईसनर-परिणामानुसार अतिसंवाहक त्याच्या अंतर्भागातील स्त्रोतरेषा बाहेर फेकतो. त्याचबरोबर स्त्रोतरेषा अतिसंवाहकाचे प्रतिसारण करतात. यामुळे एखाद्या अतिसंवाहकाचा गोलक (उदा., शिसे) नुसत्या हवेत किंवा निर्वातात स्त्रोतरेषांवर तरंगत ठेवता येतो. अंतरिक्ष प्रवासासाठी वापरण्यात येणाऱ्या मार्गदर्शक यंत्रणेमधील मुख्य घटक ⇨ घूर्णी हा असतो.त्यातील चाकाची गती बेअरिंगामधील घर्षणामुळे कमी होत जाते व त्यामुळे यंत्रणेच्या कार्यात काही त्रुटी निर्माण होतात. परंतु वरील परिणामाचा उपयोग करून घूर्णी स्त्रोतरेषांवर तरंगत ठेवून घर्षणाचा परिणाम पूर्णपणे काढून टाकता येतो व मार्गदर्शक यंत्रणा बिनचूक कार्य करू शकते.इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामध्ये वापरल्या जाणाऱ्या विद्युत कर्षुकाच्या ध्रुवांभोवती अतिसंवाहक तारांची वेष्टने वापरून कर्षुकीय क्षेत्र जास्त रेखीव करता येते. त्यामुळे या सूक्ष्मदर्शकाची विभेदनक्षमता पुष्कळच वाढते.          

पुरोहित, वा. ल.

संदर्भ : 1. Blatt, J.M. Theory of Superconductivity, New York. 1964.

           2. Schoenberg, D. Superconductivity, Cambridge, 1952.

           3. Von Laue Theory of Superconductivity, New York, 1952.

“