ऐतिहासिक विश्वकोश
सुपरकंडक्टिंग सामग्री अनोख्या पदार्थांचा समूह आहे, जो विशिष्ट परिस्थितीत (सामान्यतः कमी तापमानावर) कोणत्याही हानी न करता विद्युत प्रवाह वाहतो, म्हणजेच त्यांना विद्युत प्रतिरोध नाही. सुपरकंडक्टिव्हिटीचा शोध 20 व्या शतकाच्या सुरुवातीला लागला, तरी 2020च्या दशकात नवीन सुपरकंडक्टर्सची मोठ्या प्रमाणात विकास सुरू झाला, जे या घटनाकडे व तिच्या विद्युत प्रणालींतील अनुप्रयोगांमध्ये रस परिवर्तन करते.
सुपरकंडक्टिव्हिटीचा शोध 1911 मध्ये डच भौतिकशास्त्रज्ञ ह्याइक कमरलिंग ओननेस यांनी घेतला, ज्यांनी आढळले की पारेचा विद्युत प्रतिरोध 4.2 केल्विन पेक्षा कमी तापमानावर गहाळ झाला. या घटनेचा अभ्यास करताना विविध प्रकारच्या सुपरकंडक्टर्सच्या शोध लागल्या, ज्यात 'किमी तापमानावर' व 'उच्च तापमानावर' सुपरकंडक्टर्स समाविष्ट आहेत, जे कमी कठीण परिस्थितीमध्ये कार्य करू शकतात. 1986 मध्ये उच्च तापमानाच्या सुपरकंडक्टर्सच्या क्षेत्रात क्रांती येऊन YBCO (इट्रियम-बारियम-कप्तर ऑक्साईड) सुपरकंडक्‍टरचा शोध लागला जो 90 के पेक्षा उच्च तापमानावर कार्य करतो.
2020च्या दशकांच्या सुरुवातीपासून सुपरकंडक्टिंग सामग्रीच्या संशोधनांना नवीन वायू मिळाला. शास्त्रज्ञांनी सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या उत्कृष्ट गुणधर्मांसाठी नवीन घटकांच्या संयोगांची निर्मिती करण्यासाठी मशीन लर्निंगवर आधारित प्रगत मॉडेलिंग पद्धतींचा वापर सुरू केला. क्रीओजेनिक तंत्रज्ञानाचाही वापर, तसेच नवीन संश्लेषण व प्रक्रिया पद्धतींमुळे उच्च क्रिटिकल तापमान असलेल्या सुपरकंडक्टर्सचा उदय झाला.
अलीकडच्या वर्षांतील एक महत्त्वाचे यश म्हणजे लोखंड सुपरकंडक्टर्सची निर्मिती, जे 55 के पर्यंत तापमानावर कार्य करू शकतात. तथापि, 2020च्या दशकात घडलेल्या 'हायड्राइड' सुपरकंडक्टर्सच्या शोधाने, जसे H3S आणि LaH10, एक वास्तविक क्रांती घडवली: यांपैकी काही एट्मॉस्फेरिक दबावावर किंवा 250 के च्या वरच्या तापमानावर सुपरकंडक्टिव्हिटी दर्शवतात. हा शोध विविध परिस्थितींमध्ये सुपरकंडक्टिंग सामग्रींचा उपयोग करण्यास संधी देतो, ज्यामुळे थंड करण्याच्या खर्चात मोठी कपात होते.
सुपरकंडक्टिंग सामग्री आधुनिक विद्युत प्रणालींमध्ये सर्वांना वापर केला जातो. एक अत्यंत आशादायक दिशा म्हणजे सुपरकंडक्टिंग चिळी निर्मिती, ज्यांचा उपयोग MRI मध्ये आणि वैज्ञानिक सुविधांमध्ये, जसे की मोठा अ‍ॅड्रॉन झुंबर, केला जातो. सुपरकंडक्टिंग केबल्स मोटिवेटिंगद्वारे विदयुत वितरणात मोठ्या अंतरांवर अधिक प्रभावी होण्यास मदत करू शकतात, ऊर्जा गहाणीच्या वेळी ऊर्जा नुकसानी कमी करण्यास उभ्या आहेत.
सुपरकंडक्टिंग सामग्री शून्य ऊर्जा नुकसान प्रदान करते, त्यामुळे त्यांच्या सामूहिक अंमलबजावणीमुळे महत्त्वाचं आर्थिक आणि पर्यावरणीय फायदे येऊ शकतात. विद्युत ऊर्जा प्रसारणात नुकसान कमी करणे म्हणजे ऊर्जा उत्पादनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या संसाधनांचा वापर कमी करणे आणि ऊर्जा निर्मितीसाठीत CO2 उत्सर्जन कमी करणे. भविष्यामध्ये सुपरकंडक्टिंग तंत्रज्ञानाचा उपयोग अधिक टिकाऊ ऊर्जा प्रणालीकडे मार्ग प्रशस्त करणार आहे.
सुपरकंडक्टिंग सामग्रीच्या सर्वसमावेशक फायद्यांनंतर, शास्त्रज्ञांच्या जगात खूप आव्हाने आहेत. उत्पादनाच्या किंमती आणि सुपरकंडक्टर्सला यांत्रिक कमी तापमाने मध्ये ठेवण्याची आवश्यकता हा मुख्य मुद्दा आहे. तथापि, सामग्री विज्ञान व क्रीओजेनिक तंत्रज्ञानातील प्रगती, तसेच घटकांच्या संयोगाची नवीन पद्धतींचा विकास ह्या गेल्या काही दशकात या अडचणींवर यशस्वीरित्या मात करण्याच्या संभावनांना निर्माण करत आहेत.
सुपरकंडक्टिंग सामग्री विद्युत प्रणाली आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासात महत्वाची भूमिका निभावत आहे. 2020च्या दशकात झालेली शोध स्पष्टपणे दर्शवितात की सुपरकंडक्टिंग सामग्रींचे भविष्य आहे, जे विद्यमान निर्बंधांवर मात करण्यात सक्षम आहेत आणि प्रभावी व टिकाऊ ऊर्जा समाधान तयार करण्याच्या दृष्टिकोनात महत्त्वपूर्ण बदल करत आहेत. हा मार्ग केवळ तांत्रिक नव्हे, तर आर्थिक व पर्यावरणीय बदलांचाही होता, जे नक्कीच संपूर्ण जगातील ऊर्जा भविष्यावर परिणाम करतील.