Opdagelsen

I 1911 opdagede den hollandske forsker Heike Kamerlingh Onnes og hans gruppe ved Leiden Universitetet en mærkelig opførsel af kviksølv ved lave temperaturer. Kamerlingh Onnes laboratorium var det førende i verden inden for lave temperaturer. I 1882 kunne man her lave flydende oxygen og flydende atmosfærisk luft. I 1895 blev helium opdaget i atmosfæren og mange forsøg på at kondensere det mislykkedes, så man begyndte at tro, at helium slet ikke kunne blive flydende. Men i 1908 lykkedes det Leiden-gruppen som den første i verden at kondensere heliumgas til væskefasen. Med flydende helium kunne man lave undersøgelser med temperaturer fra 4,3 K til 1,2 K, og fysikerne i Leiden undersøgte især gassers opførsel men også metallers resistans ved lave temperaturer. Da de målte resistansen i kviksølv, viste det sig højst uventet, at den faldt brat til nul ved 4,2 K. Se figur 2.

Forventninger og frustrationer

Opdagelsen medførte, at man undersøgte andre metalliske grundstoffer og legeringer og håbede at kunne udnytte superlederes egenskaber praktisk. Men alle stofferne skulle køles med det sjældne og derfor dyre helium for at blive superledende. Det så derfor ud til, at superledning blot var et eksotisk fænomen, som ikke havde muligheder for bredere praktiske anvendelser. Samtidig viste det sig umuligt at beskrive superledning med en grundlæggende fysisk teori.

Ny fysik og nye fænomener

I 1933 opdagede F. W. Meissner og R. Ochsenfeld at et superledende stof frastøder et magnetfelt - den såkaldte Meissnereffekt, og i 1935 gav F. London en sammenhængende beskrivelse af superlederes elektromagnetiske egenskaber. Men nu var det samtidig klart, at en egentlig fysisk teori måtte baseres på kvantemekanikken, og sådan én kom først med BCS-teorien i 1957. Teorien er opkaldt efter fysikerne der fremsatte den, nemlig John Bardeen, Leon N. Cooper og John R. Schrieffer, der blev belønnet med nobel-prisen i 1972. Bardeen havde allerede én nobelpris i forvejen. Den havde han fået i 1956 sammen med Shockley og Brattain for opfindelsen af transistoren.

Det store boom - høj-T_c superledere

Efter lang tids stilstand i udviklingen af nye superledere viste den danske fysiker Klaus Bechgaards gruppe ved Københavns Universitet i 1980, at man kan fremstille organiske superledere. Efter en udbredt og verdensomspændende, men forgæves jagt på organiske materialer med høje T_c'er, fandt Bednorz og Müller i 1986 superledning ved 30 K i et keramisk kobberoxid (bestående af La, Ba, Cu og O), og allerede i 1987 kunne man rendyrke YBa₂Cu₃O_7-d (se figur 3) med T_c ≈ 93 K (afhængig af d ). Hermed havde man passeret den "magiske grænse", hvor man kan "nøjes" med at køle med det meget billigere flydende nitrogen, som koger ved 77 K (-196 °C).

Opdagelsen gav Bednorz og Müller nobelprisen allerede i 1987 "for their important breakthrough in the discovery of superconductivity in ceramic materials".

Figur 4 Model af et C-60 molekyle.

Blandt andre senere opdagelser af nye superledere kan nævnes alkalimetaldoteret C-60 (kulstof-60 er en fodboldlignende variant af kulstof) med T_c-værdier op til ca. 50 K.