superkonduktor ad33
Post on 10-Jun-2015
4.595 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Superkonduktor belakangan ini menjadi topik pembicaraan dan penelitian yang
paling populer. Superkonduktor menjanjikan banyak hal bagi kita, misalnya,
transmisi listrik yang efisien (tak ada lagi kehilangan energi selama transmisi).
Memang saat ini penggunaan superkonduktor belum praktis, dikarenakan masalah
perlunya pendinginan. Suhu kritis superkonduktor masih jauh di bawah suhu kamar.
Tulisan singkat berikut mengajak kaum muda mengenal lebih jauh
superkonduktor.Superkonduktor adalah suatu material yang tidak memiliki hambatan
di bawah suatu nilai suhu tertentu. Suatu superkonduktor dapat saja berupa suatu
konduktor, semikonduktor ataupun suatu insulator pada keadaan ruang. Suhu di mana
terjadi perubahan sifat konduktivitas menjadi superkonduktor disebut dengan
temperatur kritis (Tc).
Superkonduktor pertama kali ditemukan oleh seorang fisikawan Belanda, Heike
Kamerlingh Onnes, dari Universitas Leiden pada tahun 1911. Pada tanggal 10 Juli
1908, Onnes berhasil mencairkan helium dengan cara mendinginkan hingga 4 K atau
-269OC. Kemudian pada tahun 1911, Onnes mulai mempelajari sifat-sifat listrik dari
logam pada suhu yang sangat dingin. Pada waktu itu telah diketahui bahwa hambatan
suatu logam akan turun ketika didinginkan di bawah suhu ruang, tetapi belum ada
yang dapat mengetahui berapa batas bawah hambatan yang dicapai ketika temperatur
logam mendekati 0 K atau nol mutlak.
Beberapa ahli ilmuwan pada waktu itu seperti William Kelvin memperkirakan bahwa
elektron yang mengalir dalam konduktor akan berhenti ketika suhu mencapai nol
mutlak. Di lain pihak, ilmuwan yang lain termasuk Onnes memperkirakan bahwa
hambatan akan menghilang pada keadaan tersebut. Untuk mengetahui yang
sebenarnya terjadi, Onnes kemudian mengalirkan arus pada kawat merkuri yang
sangat murni dan kemudian mengukur hambatannya sambil menurunkan suhunya.
Pada suhu 4,2 K, Onnes terkejut ketika mendapatkan bahwa hambatannya tiba-tiba
menjadi hilang. Arus mengalir melalui kawat merkuri terus-menerus. (Lihat grafik)
Dengan tidak adanya hambatan, maka arus dapat mengalir tanpa kehilangan energi.
Percobaan Onnes dengan mengalirkan arus pada suatu kumparan superkonduktor
dalam suatu rangkaian tertutup dan kemudian mencabut sumber arusnya lalu
mengukur arusnya satu tahun kemudian ternyata arus masih tetap mengalir.
Fenomena ini kemudian oleh Onnes diberi nama superkonduktivitas. Atas
penemuannya itu, Onnes dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1913.
B. Pembatasan Masalah
Topik pembahasan pada makalah ini dibatasi pada :
1. Apa saja keuntungan dari superkonduktor .
2. Apa saja jenis superkonduktor
BAB II
PEMBAHASAN
A. Superkonduktor
Superkonduktor adalah fenomena dimana resistansi sebuah material turun
menjadi 0 dan semua atom menjadi statis (efek kuantum dari Heisenberg Uncertainty
Principle tidak kita perhitungkan untuk kesederhanaan). Tentunya, untuk menjadikan
atom-atom material itu menjadi statis, temperatur yang sangat rendah dibutuhkan.
Temperatur dimana sebuah material menjadi konduktor dinamakan critical temperature .
Temperatur ini berbeda-beda untuk setiap material. Material pertama yang ditemukan
efek superkonduktivitasnya, Merkuri, mempunyai critical temperature serendah 4 derajat
Kelvin (-269 derajat Celcius!). Secara logis, pakar-pakar menginginkan critical
temperature ini supaya setinggi mungkin karena biaya untuk mendinginkan material itu
akan berkurang. Tetapi, meskipun semakin banyak material yang mempunyai efek
superkonduktifitas dengan critical temperature yang lebih tinggi ditemukan di milenium
ketiga, tidak banyak penggunaan praktikal karena pertama, mereka tidak bisa mendapat
arus listrik setinggi material-material yang lebih dulu ditemukan. Kedua, mereka tidak
bisa membuat medan magnet yang kuat dan yang ketiga, sangatlah susah untuk
membengkokkan material-material yang baru ditemukan menjadi kawat, dsb. Jadi, hanya
superkonduktor generasi pertama yang lebih banyak digunakan dalam hidup kita.
B. Keuntungan dari menggunakan superkonduktor:
1. Tidak ada energi yang terbuang ketika superkonduktor ini menghantar arus listrik.
Milyaran rupiah bisa kita selamatkan dengan menggunakan superkonduktor
daripada konduktor biasa.
2. Karena tidak ada resistansi dalam superkonduktor, sirkuit yang menggunakan
superkonduktor tidak akan menjadi panas dan jadi, semakin banyak sirkuit yang
bisa kita kompres per centimeter kubiknya. Kalau kita menggunakan konduktor
biasa, sirkuit itu bisa terbakar jika kita mau mengkompres semakin banyak
material karena panas yang terakumulasi dari resistansi material tersebut.
3. superkonduktor ini bisa berfungsi sebagai transistor (sejenis komponen sirkuit
yang bisa mengamplifikasi signal listrik dan digunakan di semua peralatan
modern yang menggunakan listrik) tetapi bisa berfungsi 100 kali lebih cepat. Ini
juga dikenal sebagai Josephson Junctions dan kalau dua Josephson Junctions ini
kita gabung dengan tepat, mereka bisa mendeteksi medan magnet yang sangat
kecil.
Superkonduktor menjanjikan banyak hal bagi kita, misalnya, transmisi listrik
yang efisien (tak ada lagi kehilangan energi selama transmisi). Memang saat ini
penggunaan superkonduktor belum praktis, dikarenakan masalah perlunya pendinginan.
Suhu kritis superkonduktor masih jauh di bawah suhu kamar. Tulisan singkat berikut
mengajak kaum muda mengenal lebih jauh superkonduktor.Superkonduktor adalah suatu
material yang tidak memiliki hambatan di bawah suatu nilai suhu tertentu. Suatu
superkonduktor dapat saja berupa suatu konduktor, semikonduktor ataupun suatu
insulator pada keadaan ruang. Suhu di mana terjadi perubahan sifat konduktivitas
menjadi superkonduktor disebut dengan temperaturkritis(Tc).
Fisikawan asal Belanda ini melakukan eksperimen pengukuran resistansi air raksa
murni yang didinginkan dengan helium cair pada suhu 4 K (Kelvin) atau -269 C
(Celcius). Dari experiment tersebut, Onnes mengambil kesimpulan bahwa hambatan
suatu logam akan turun (bahkan hilang sama sekali) ketika mendinginkan logam tersebut
dibawah suhu ruang (suhu yang sangat dingin) atau setidaknya lebih rendah dari suhu
kritis (critical temperature, Tc) logam tersebut.
Suhu kritis yang dimiliki tiap material untuk mencapai sifat superkonduktifitas-
nya a-beda. Lalu apa yang terjadi bila bahan dapat didinginkan hingga mencapai suhu nol
mutlak? Salah satu ilmuwan, William Kelvin sendiri memperkirakan bahwa ketika
dicapai suhu nol mutlak (0 K) maka elektron akan berhenti mengalir (arus statis).
Yang menarik adalah ketika ditemukan material keramik yang ternyata dapat diubah
menjadi bahan superkonduktor. Bahan keramik yang seyogyanya dikenal sebagai isolator
karena tidak bisa menghantarkan listrik sama sekali pada suhu ruang, ternyata pada tahun
1986-1987 berhasil didobrak oleh Alex Miller dan George Bednorz, peneliti di
Laboratorium Riset IBM di Rischlikon, Switzerland. Mereka membuat suatu keramik
yang terdiri dari unsur Lanthanum, Barium Tembaga dan oksigen yang berhasil
menciptakan material bersifat superkonduktor pada suhu tinggi, dengan menggunakan
nitrogen cair sebagai pendinginnya.
Suhu kritis tertinggi dari bahan superkonduktor sampai saat ini adalah 138 K yang
ditemukan pada tahun 1993 dengan rumus kimia Hg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8.33
Namun ada satu masalah disini, ketika efisiensi bisa dicapai setinggi-tingginya oleh
bahan superkonduktor ini hingga bisa mencapai 100%. Namun perlu diingat bahwa untuk
mencapai sifat superkonduktifitas ini diperlukan energi untuk pendinginan yang tidak
kalah besarnya. Oleh sebab itulah, sejak penemuan Onnes ini dipublikasikan, hingga kini
para ilmuwan masih berupaya mencari material superkonduktor yang bisa beroperasi
pada suhu ruang (sehingga tidak diperlukan lagi pendingin).
Superkonduktor pertama kali ditemukan oleh seorang fisikawan Belanda, Heike
Kamerlingh Onnes, dari Universitas Leiden pada tahun 1911. Pada tanggal 10 Juli 1908,
Onnes berhasil mencairkan helium dengan cara mendinginkan hingga 4 K atau -269OC.
Kemudian pada tahun 1911, Onnes mulai mempelajari sifat-sifat listrik dari logam pada
suhu yang sangat dingin. Pada waktu itu telah diketahui bahwa hambatan suatu logam
akan turun ketika didinginkan di bawah suhu ruang, tetapi belum ada yang dapat
mengetahui berapa batas bawah hambatan yang dicapai ketika temperatur logam
mendekati 0 K atau nol mutlak.
Penemuan lainnya yang berkaitan dengan superkonduktor terjadi pada tahun
1933. Walter Meissner dan Robert Ochsenfeld menemukan bahwa suatu superkonduktor
akan menolak medan magnet. Sebagaimana diketahui, apabila suatu konduktor
digerakkan dalam medan magnet, suatu arus induksi akan mengalir dalam konduktor
tersebut. Prinsip inilah yang kemudian diterapkan dalam generator. Akan tetapi, dalam
superkonduktor arus yang dihasilkan tepat berlawanan dengan medan tersebut sehingga
medan tersebut tidak dapat menembus material superkonduktor tersebut. Hal ini akan
menyebabkan magnet tersebut ditolak. Fenomena ini dikenal dengan istilah
diamagnetisme dan efek ini kemudian dikenal dengan efek Meissner.
Efek Meissner ini sedemikian kuatnya sehingga sebuah magnet dapat melayang karena
ditolak oleh superkonduktor. Medan magnet ini juga tidak boleh terlalu besar. Apabila
medan magnetnya terlalu besar, maka efek Meissner ini akan hilang dan material akan
kehilangan sifat superkonduktivitasnya. Dengan berlalunya waktu, ditemukan juga
superkonduktor-superkonduktor lainnya. Selain merkuri, ternyata beberapa unsur-unsur
lainnya juga menunjukkan sifat superkonduktor dengan harga Tc yang berbeda. Sebagai
contoh, karbon juga bersifat superkonduktor dengan Tc 15 K. Hal yang ironis adalah
logam emas, tembaga, dan perak, yang merupakan logam konduktor terbaik bukanlah
suatu superkonduktor
Penemuan demi penemuan di bidang superkonduktor kini masih saja dilakukan
oleh para peneliti di dunia. Penemuan lainnya yang juga fenomenal adalah berhasil
disintesisnya suatu bahan organik yang bersifat superkonduktor, yaitu (TMTSF)2PF6.
Titik kritis senyawa organik ini masih sangat rendah yaitu 1,2 K. ditemukan suatu
keramik yang bersifat superkonduktor pada suhu 90 K. Penemuan ini menjadi penting
karena dengan demikian dapat digunakan nitrogen cair sebagai pendinginnya. Karena,
suhunya cukup tinggi dibandingkan dengan material superkonduktor yang lain, maka
material-material tersebut diberi nama superkonduktor suhu tinggi. Suhu tertinggi suatu
bahan menjadi superkonduktor hingga saat ini adalah 138 K, yaitu untuk suatu bahan
yangmemilikirumusHg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8.33.
Penemuan lainnya yang berkaitan dengan superkonduktor terjadi pada tahun
1933. Walter Meissner dan Robert Ochsenfeld menemukan bahwa suatu superkonduktor
akan menolak medan magnet. Sebagaimana diketahui, apabila suatu konduktor
digerakkan dalam medan magnet, suatu arus induksi akan mengalir dalam konduktor
tersebut. Prinsip inilah yang kemudian diterapkan dalam generator. Akan tetapi, dalam
superkonduktor arus yang dihasilkan tepat berlawanan dengan medan tersebut sehingga
medan tersebut tidak dapat menembus material superkonduktor tersebut. Hal ini akan
menyebabkan magnet tersebut ditolak. Fenomena ini dikenal dengan istilah
diamagnetisme dan efek ini kemudian dikenal dengan efek Meissner.
Efek Meissner ini sedemikian kuatnya sehingga sebuah magnet dapat melayang karena
ditolak oleh superkonduktor. Medan magnet ini juga tidak boleh terlalu besar. Apabila
medan magnetnya terlalu besar, maka efek Meissner ini akan hilang dan material akan
kehilangan sifat superkonduktivitasnya.
Dengan berlalunya waktu, ditemukan juga superkonduktor-superkonduktor lainnya.
Selain merkuri, ternyata beberapa unsur-unsur lainnya juga menunjukkan sifat
superkonduktor dengan harga Tc yang berbeda. Sebagai contoh, karbon juga bersifat
superkonduktor dengan Tc 15 K. Hal yang ironis adalah logam emas, tembaga, dan
perak, yang merupakan logam konduktor terbaik bukanlah suatu superkonduktor.
Pada tahun 1986 terjadi sebuah terobosan baru di bidang superkonduktivitas. Alex
Müller and Georg Bednorz, peneliti di Laboratorium Riset IBM di R|schlikon,
Switzerland, berhasil membuat suatu keramik yang terdiri dari unsur Lanthanum,
Barium, Tembaga, dan Oksigen, yang bersifat superkonduktor pada suhu tertinggi pada
waktu itu, 30 K. Penemuan ini menjadi spektakuler karena keramik selama ini dikenal
sebagai isolator. Keramik tidak mengantarkan listrik sama sekali pada suhu ruang. Hal ini
menyebabkan para peneliti pada waktu itu tidak memperhitungkan bahwa keramik dapat
menjadi superkonduktor. Penemuan ini membuat keduanya diberi penghargaan hadiah
Nobel setahun kemudian.
Penemuan demi penemuan di bidang superkonduktor kini masih saja dilakukan oleh para
peneliti di dunia. Penemuan lainnya yang juga fenomenal adalah berhasil disintesisnya
suatu bahan organik yang bersifat superkonduktor, yaitu (TMTSF)2PF6. Titik kritis
senyawa organik ini masih sangat rendah yaitu 1,2 K.
Pada bulan Februari 1987, ditemukan suatu keramik yang bersifat superkonduktor
pada suhu 90 K. Penemuan ini menjadi penting karena dengan demikian dapat digunakan
nitrogen cair sebagai pendinginnya. Karena, suhunya cukup tinggi dibandingkan dengan
material superkonduktor yang lain, maka material-material tersebut diberi nama
superkonduktor suhu tinggi. Suhu tertinggi suatu bahan menjadi superkonduktor hingga
saat ini adalah 138 K, yaitu untuk suatu bahan yang memiliki rumus
Hg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8.33.
Superkonduktor kini telah banyak digunakan dalam berbagai bidang. Hambatan
tidak disukai karena dengan adanya hambatan maka arus akan terbuang menjadi panas.
Apabila hambatan menjadi nol, maka tidak ada energi yang hilang pada saat arus
mengalir. Penggunaan superkonduktor di bidang transportasi memanfaatkan efek
Meissner, yaitu pengangkatan magnet oleh superkonduktor. Hal ini diterapkan pada
kereta api supercepat di Jepang yang diberi nama The Yamanashi MLX01 MagLev train
(Lihat foto). Kereta api ini melayang di atas magnet superkonduktor. Dengan melayang,
maka gesekan antara roda dengan rel dapat dihilangkan dan akibatnya kereta dapat
berjalan dengan sangat cepat, 343 mph atau sekitar 550 km per jam.
C. Efisiensi superkonduktor
Penggunaan superkonduktor yang sangat luas tentu saja dibidang listrik.
Generator yang dibuat dari superkonduktor memiliki efisiensi sebesar 99 persen dan
ukurannya jauh lebih kecil dibandingkan dengan generator yang menggunakan kawat
tembaga. Suatu perusahaan Amerika, American Superconductor Corp diminta untuk
memasang suatu sistem penstabil listrik yang diberi nama Distributed Superconducting
Magnetic Energy Storage System (D-SMES). Satu unit D-SMES dapat menyimpan
energi listrik sebesar 3 juta Watt yang dapat digunakan untuk menstabilkan listrik apabila
terjadi gangguan listrik.
Untuk transmisi listrik, Pemerintah Amerika Serikat dan Jepang berencana untuk
menggunakan kabel superkonduktor dengan pendingin nitrogen untuk menggantikan
kabel listrik bawah tanah yang terbuat dari tembaga. Dengan menggunakan kabel
superkonduktor, arus yang dapat ditransmisikan akan jauh meningkat. 250 pon kabel
superkonduktor dapat menggantikan 18.000 pon kabel tembaga mengakibat efisiensi
sebesar 7.000 persen dari segi tempat.
Di bidang komputer, superkonduktor digunakan untuk membuat suatu
superkomputer dengan kemampuan berhitung yang fantastis. Di bidang militer, HTS-
SQUID digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau laut. Superkonduktor juga
digunakan untuk membuat suatu motor listrik dengan tenaga 5.000 tenaga kuda.
Berdasarkan perkiraan yang kasar, perdagangan superkonduktor di dunia diproyeksikan
akan berkembang senilai 90 trilyun dollar AS pada tahun 2010 dan 200 trilyun dollar AS
pada tahun 2020. Perkiraan ini tentu saja didasarkan pada asumsi pertumbuhan yang
linear. Apabila superkonduktor baru dengan suhu kritis yang lebih tinggi telah
ditemukan, pertumbuhan di bidang superkonduktor akan terjadi secara luar biasa.
Penggunaan superkonduktor yang sangat luas tentu saja dibidang listrik.
Generator yang dibuat dari superkonduktor memiliki efisiensi sebesar 99 an ukurannya
jauh lebih kecil dibandingkan dengan generator yang menggunakan kawat tembaga.
Suatu perusahaan amerika, American Superconductor Corp. diminta untuk memasang
suatu sistem penstabil listrik yang diberi nama Distributed Superconducting Magnetic
Energy Storage System (D-SMES). Satu unit D-SMES dapat menyimpan energi listrik
sebesar 3 juta Watt yang dapat digunakan untuk menstabilkan listrik apabila terjadi
gangguan listrik. Untuk transmisi listrik, pemerintah Amerika Serikat dan Jepang
berencana untuk menggunakan kabel superkonduktor dengan pendingin nitrogen untuk
menggantikan kabel listrik bawah tanah yang terbuat dari tembaga. Dengan
menggunakan kabel superkonduktor, arus yang dapat ditransmisikan akan jauh
meningkat. 250 pon kabel superkonduktor dapat menggantikan 18.000 pon kabel
tembaga mengakibat efisiensi sebesar 7000 dari segi tempatnya.
Dibidang komputer, superkonduktor digunakan untuk membuat suatu
superkomputer dengan kemampuan berhitung yang fantastis. Di bidang militer, HTS-
SQUID digunakan untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau laut. Superkonduktor juga
digunakan untuk membuat suatu motor listrik dengan tenaga 5000 tenaga kuda.
Berdasarkan perkiraan yang kasar, perdagangan superkonduktor di dunia diproyeksikan
untuk berkembang senilai $90 trilyun pada tahun 2010 dan $200 trilyun pada tahun 2020.
Perkiraan ini tentu saja didasarkan pada asumsi pertumbuhan yang linear. Apabila
superkonduktor baru dengan suhu kritis yang lebih tinggi telah ditemukan, pertumbuhan
dibidang superkonduktor akan terjadi secara luar biasa.
D. Plastik Superkonduktor
Kita pasti tidak asing lagi dengan plastik, material sintetik yang dapat dilelehkan
dan dibentuk menjadi bermacam-macam bentuk. Plastik telah digunakan dalam semua
bidang. Sebagai contoh, plastik digunakan sebagai pembungkus kabel tembaga (karena
sifat insulatornya) yang melindungi manusia dari sengatan listrik. Kata plastik sendiri
berasal dari bahasa Latin plasticus, yang artinya mudah dibentuk. Plastik dibuat dari
polimer organik, yakni molekul raksasa yang dibangun dari pengulangan atom-atom
karbon (monomer karbon).
Di tahun 1970-an, Alan J Heeger, Alan G McDiarmid, dan Hideki Shirakawa
(pemenang Nobel Kimia 2000) berhasil mentransformasikan plastik dari berupa insulator
menjadi konduktor (pengantar listrik). Mereka menggunakan plastik yang terbuat dari
polimer organik terkonjugasi (polimer organik yang ikatan ganda-duanya berselang-
seling dengan ikatan tunggalnya) dan menambahkan pengotor kimia untuk mengubah
sifat listrik plastik tersebut. Sejak itu, penelitian terhadap sifat kelistrikan plastik (dari
material organik terkonjugasi) berkembang pesat. Plastik-plastik konduktor dan atau
semikonduktor telah berhasil dibuat dan digunakan sebagai material alternatif untuk
logam dan semikonduktor anorganik konvensional. Jendela "pintar" yang secara otomatis
dapat menjaga kesejukan gedung dari panasnya sinar Matahari, dioda emisi cahaya
(LED), dan sel surya merupakan contoh barang-barang elektronik yang memanfaatkan
plastik-plastik tersebut. Meskipun konduktivitas dan semikonduktivitas material plastik
telah diinvestigasi secara ekstensif, namun superkonduktivitas material ini belum pernah
dilaporkan.
Pembuatan plastik superkonduktor yaitu plastik yang tidak memiliki hambatan di
bawah suatu nilai tertentu, ternyata jauh lebih sulit. Tantangan utama dalam pembuatan
plastik superkonduktor adalah mengatasi keacakan struktur inheren plastik-mirip dengan
keacakan untaian mi yang telah dimasak-yang mencegah interaksi-interaksi elektronik
yang penting untuk superkonduktivitas. Setelah dua puluh tahun, barulah tantangan
tersebut dapat diatasi oleh Dr Bertram Batlogg dan koleganya dari Bell Laboratories di
Murray Hill, New Jersey, Amerika Serikat. Mereka mampu mengatasi tantangan itu
melalui pembuatan larutan yang mengandung plastik, politiofena. Politiofena adalah
salah satu jenis polimer organik terkonjugasi yang berupa semikonduktor pada suhu
ruang sehingga telah digunakan dalam pembuatan komponen optoelektronik terintegrasi
dan sirkuit terintegrasi (IC). Dengan metode penataan sendiri (self-organization), mereka
mampu membuat tumpukan film (lapisan tipis) politiofena yang luar biasa rapi
(remarkably well-ordered), mirip dengan tumpukan untaian mi yang belum dimasak.
Sebagai pengganti pengotor kimia (yang diketahui dapat merusak kerapian film
politiofena), mereka menempatkan film politiofena pada lapisan aluminium oksida dan
elektroda-elektroda emas pada peralatan elektronik yang dikenal sebagai field-effect
transistor. Transistor tersebut menghasilkan medan listrik yang dapat mengeluarkan
elektron dari film politiofena, sehingga elektron tersisa lebih mudah bergerak dan
mengantarkan listrik. Pada suhu minus 455 derajat Fahrenheit (2,35 K), plastik
politiofena tersebut bersifat superkonduktor. Mereka mempublikasikan temuannya dalam
jurnal Nature pada tanggal 8 Maret 2001. Plastik superkonduktor tersebut termasuk
dalam Chemistry Highlight 2001 menurut Chemical & Engineering News volume 79, 10
Desember 2001.
Dibandingkan dengan material superkonduktor lain, plastik superkonduktor
tersebut termasuk superkonduktor lemah dan suhu kritisnya (suhu di mana material
menjadi superkonduktor) jauh di bawah suhu tinggi. Superkonduktor suhu tinggi bekerja
pada suhu sampai minus 200 derajat Fahrenheit (sekitar 145 K). Walaupun demikian,
plastik superkonduktor diyakini lebih murah dan lebih mudah dibuat serta dibentuk
daripada material superkonduktor lain. Untuk itu, Batlogg dan kawan-kawan optimistis
dapat meningkatkan suhu kritis plastik superkonduktor tersebut dengan cara mengubah
struktur molekuler plastik itu. Bahkan, Zhenan Bao, kimiawan yang terlibat dalam
penelitian tersebut, mengklaim bahwa metode yang mereka kembangkan dapat membuat
material organik lain menjadi superkonduktor. Di akhir artikelnya, para peneliti Bell Labs
tersebut mencatat bahwa plastik superkonduktor pertama yang telah mereka temukan
memungkinkan diaplikasikan dalam bidang elektronika superkonduksi dan komputer
masa depan yang menggunakan kalkulasi mekanika kuantum. Walaupun usia plastik
superkonduktor baru sekitar satu tahunan dan belum diaplikasikan, namun yang pasti
pencapaian ini merupakan terobosan yang membuka cakrawala baru
ilmu dan teknologi superkonduktor.
E. Superkonduktor Berparitas Ganjil
Superkonduktor juga memiliki berbagai aplikasi praktis. Aplikasi-aplikasi
superkonduktor termasuk magnet superkonduktor yang telah memungkinkan
pengembangan MRI resolusi tinggi yang penting untuk dunia medis dan kawat
superkonduktor yang nantinya memungkinkan distribusi daya listrik ke rumah-rumah
bebas kehilangan daya di perjalanan. Berdasarkan teori yang sampai saat ini diterima,
bahan menjadi superkonduktor saat elektron-elektron dalam bahan membentuk pasangan
yang disebut pasangan Cooper. Pasangan-pasangan elektron yang terbentuk ini seperti
pasangan-pasangan di lantai dansa yang akan bergerak seirama musik yang mengiringi.
Gerakan seirama ini yang menghasilkan penghantaran arus listrik bebas hambatan yang
disebut keadaan superkonduktor.
Setiap pasangan Cooper dapat dianggap seolah memiliki jam internal yang
menandai waktu atau fasa pasangan tersebut. Bila sesuatu yang dapat dianalogikan
dengan jarum jam pasangan Cooper menunjukkan angka 12, fasa pasangan Cooper
bernilai 0o, bila menunjuk jam 6 fasanya 180o. Berdasarkan karakteristik fasa ini
fisikawan mengategorikan superkonduktor: bila beda fasa antara dua pasangan Cooper
yang bergerak berlawanan 0o superkonduktor berparitas genap, dan bila beda fasanya
180o dihasilkan superkonduktor berparitas ganjil. Superkonduktor yang ditemukan
selama ini, baik superkonduktor di unsur, paduan logam, maupun superkonduktor
senyawa-senyawa oksida tembaga merupakan superkonduktor berparitas genap.
Superkonduktor dalam SrRu2O4 yang sejak awal ditemukan oleh Yoshiteru Maeno
di Jepang pada tahun 1994, telah memberi kejutan karena merupakan superkonduktor
oksida pertama yang tidak mengandung tembaga, kini kembali memberi kejutan.
Superkonduktor SrRu2O4 ternyata juga berparitas ganjil. Sebenarnya paritas ganjil dalam
SrRu2O4 telah diramalkan oleh Maurice Rice dan Manfred Sigrist di Switzerland, dan
secara terpisah oleh G Baskaran di India.
Superkonduktor berparitas ganjil akan berperi laku berbeda dengan
superkonduktor berparitas genap. Superkonduktor berparitas ganjil selain akan
memperluas spektrum kegunaan superkonduktor, dibayangkan ke depan mungkin akan
digunakan untuk aplikasi khusus, misalnya dalam riset untuk mengembangkan komputer
kuantum.
F. Jenis superkonduktor suhu-tinggi
Superkonduktor suhu-tinggi umumnya adalah hal yang mempertunjukkan
superkonduktivitas pada suhu di atas suhu nitrogen cair, atau −196 °C (77 K), karena ini
merupakan suhu cryogenik yang mudah dicapai. Superkonduktor konvensional
membutuhkan suhu tidak lebih dari beberapa derajat di atas nol mutlak (−273.15 °C atau
−459.67 °F). Material paling terkenal adalah Tc-tinggi yang disebut cuprate, seperti
La1.85Ba0.15CuO4, YBCO (Yttrium-Barium-Copper-Oxide) dan bahan sejenis. Seluruh
superkonduktor Tc-tinggi disebut superkonduktor tipe-II. Superkonduktor tipe-II
mengijinkan medan magnet untuk menembus bagian dalamnya dalam satuan flux quanta,
menghasilkan 'lubang' (atau tabung) wilayah metalik normal dalam kumpulan
superkonduksi. Sifat ini membuat superkonduktor Tc-tinggi mampu bertahan di medan
magnet yang jauh lebih tinggi.
Contoh kecil superkonduktor suhu tinggi BSCCO-2223. 2 jalur di belakang terpisah
1 mm. Salah satu masalah tak terselesaikan dalam fisika modern adalah pertanyaan
bagaimana superkonduktivitas dapat terjadi dalam material tersebut, yaitu, mekanika apa
yang menyebabkan elektron dalam kristal tersebut dapat membentuk pasangan.
Meskipun riset yang giat telah dilakukan dan banyak menghasilkan petunjuk, namun
jawabannya masih membingungkan ilmuwan. Salah satu alasannya adalah material yang
dipertanyakan sangat rumit, kristal banyak-lapisan (contohnya, BSCCO), membuat
pemodelan teoritis sulit. Namun dengan penemuan baru dan penting dalam bidang ini,
banyak peneliti optimis bahwa pemahaman lengkap terhadap proses ini dapat terjadi
dalam satu dekade mendatang.
REFERENSI
Tinkham, Michael (2004). Introduction to Superconductivity (2nd ed.). Dover
Books on Physics. ISBN 0-486-43503-2.
Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Modern Physics (4th ed.). W. H. Freeman.
ISBN
top related