Pengertian Superkonduktor, Jenisnya, dan Penggunaan Superkonduktor

Diposting pada

Pengertian Superkonduktor, Jenis Superkonduktor dan Penggunaan Superkonduktor – Superkonduktor banyak digunakan dalam bidang elektronika dan juga dipelajari di fisika, lalu apa sebenarnya superkonduktor itu.

Pengertian Superkonduktor

Superkonduktor adalah elemen atau paduan logam yang ketika didinginkan di bawah suhu ambang tertentu, material tersebut secara dramatis kehilangan semua hambatan listrik. Pada prinsipnya, superkonduktor dapat memungkinkan arus listrik mengalir tanpa kehilangan energi (walaupun, dalam praktiknya, superkonduktor yang ideal sangat sulit untuk diproduksi). Jenis arus ini disebut supercurrent.

Suhu ambang batas bawah yang merupakan transisi materi menjadi sebuah superkonduktor dikenal sebagai Tc , yang merupakan singkatan dari suhu kritis (Temperrature Critis). Tidak semua bahan bisa berubah menjadi superkonduktor, dan setiap bahan-bahan memiliki nilai Tc sendiri .

Menurut Wikipedia:

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator (isolator) dan konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan setengah penghantar listrik. Suatu semikonduktor bersifat sebagai insulator jika tidak diberi arus listrik dengan cara dan besaran arus tertentu, namun pada temperatur, arus tertentu, tatacara tertentu dan persyaratan kerja semikonduktor berfungsi sebagai konduktor, misal sebagai penguat arus, penguat tegangan dan penguat daya. Untuk menggunakan suatu semikonduktor supaya bisa berfungsi harus tahu spesifikasi dan karakter semikonduktor itu, jika tidak memenuhi syarat operasinya maka akan tidak berfungsi dan rusak. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide.

Jenis-Jenis Superkonduktor

a. Superkonduktor Tipe I

Superkonduktor Tipe I bertindak sebagai konduktor pada suhu kamar, tapi ketika didinginkan di bawah Tc, gerak molekul dalam material mengurangi aliran arus bisa yang bergerak tanpa hambatan.

Saat ini, tipe I superkonduktor memiliki Tc antara 0.000325 °K dan 7,8 °K pada tekanan standar. Beberapa superkonduktor tipe I membutuhkan tekanan luar biasa untuk mencapai kondisi superkonduktif. Salah satu materi tersebut adalah sulfur, yang membutuhkan tekanan 9,3 juta atmosfer (9.4 x 1011 N/m2) dan suhu 17 °K untuk mencapai superkonduktivitas. Beberapa contoh lain superkonduktor tipe I termasuk Merkuri -4,15 °K, Timbal -7,2 °K, Aluminium -1,175 °K dan Seng -0,85 °K. Hampir setengah dari elemen dalam tabel periodik diketahui superkonduktif.

superkonduktor tipe 1
superkonduktor tipe 1

b. Superkonduktor Tipe II

Superkonduktor tipe 2 bukanlah konduktor yang baik pada suhu kamar, transisi ke keadaan superkonduktor lebih bertahap daripada superkonduktor tipe 1. Superkonduktor tipe 2 biasanya senyawa logam dan paduan.

Baca:  Inilah Berbagai Bentuk Energi dalam Sains

Superkonduktor tipe II  terdiri dari senyawa logam seperti tembaga atau timah. Mereka mencapai kondisi superkonduktif pada suhu yang jauh lebih tinggi bila dibandingkan dengan superkonduktor tipe I. Penyebab peningkatan suhu yang dramatis ini tidak sepenuhnya dipahami. Tc tertinggi dicapai pada tekanan standar, sampai saat ini mencapai 135 °K atau -138 °C dengan senyawa (HgBa2Ca2Cu3O8) yang masuk ke dalam kelompok superkonduktor yang dikenal sebagai cupov perovskites. Kelompok superkonduktor ini umumnya memiliki rasio 2 atom tembaga dengan 3 atom oksigen, dan dianggap sebagai keramik. Superkonduktor tipe II juga dapat ditembus oleh medan magnet sedangkan tipe I tidak bisa.

Sejarah Penemuan Superkonduktor

Superkonduktivitas pertama kali ditemukan pada tahun 1911 ketika merkuri didinginkan hingga sekitar 4 derajat Kelvin oleh fisikawan Belanda Heike Kamerlingh Onnes, yang membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel tahun 1913 dalam bidang fisika. Pada tahun-tahun sejak itu, bidang ini telah berkembang pesat dan banyak bentuk superkonduktor lainnya telah ditemukan, termasuk superkonduktor Tipe 2 pada tahun 1930-an.

Teori dasar superkonduktivitas, Teori BCS menghasilkan para ilmuwan seperti John Bardeen, Leon Cooper, dan John Schrieffer dan menerima Hadiah Nobel dalam bidang fisika tahun 1972. Sebagian dari Hadiah Nobel dalam bidang fisika diberikan kepada Brian Josephson, untuk pekerjaannya dalam  bidang superkonduktivitas.

Pada Januari 1986, Karl Muller dan Johannes Bednorz membuat penemuan yang merevolusi cara ilmuwan berpikir tentang superkonduktor. Sebelum titik ini, pengertiannya adalah bahwa superkonduktivitas terwujud hanya ketika didinginkan mendekati nol mutlak, tetapi menggunakan oksida barium, lantanum, dan tembaga, mereka menemukan bahwa benda menjadi superkonduktor pada sekitar 40 derajat Kelvin. Penemuan ini memulai perlombaan untuk menemukan bahan yang berfungsi sebagai superkonduktor pada suhu yang jauh lebih tinggi.

Baca:  Pengertian Jangka Sorong dan Cara Membacanya

Dalam beberapa dekade sejak itu, suhu tertinggi yang telah dicapai sekitar 133 derajat Kelvin (meskipun ilmuwan bisa mencapai hingga 164 derajat Kelvin jika menerapkan tekanan yang tinggi). Pada Agustus 2015, sebuah makalah yang diterbitkan dalam jurnal Nature  melaporkan penemuan superkonduktivitas pada suhu 203 derajat Kelvin ketika diberi tekanan tinggi.

Aplikasi Penggunaan Superkonduktor

Pengertian Superkonduktor, Jenisnya, dan Penggunaan Superkonduktor
Model terowongan Large Hadron Collider (LHC) terlihat di pusat pengunjung CERN (European Organization for Nuclear Research)

Superkonduktor digunakan dalam berbagai aplikasi, salah satunya dalam struktur Large Hadron Collider. Terowongan yang berisi berkas partikel bermuatan dikelilingi oleh tabung yang berisi superkonduktor yang kuat. Supercurrents yang mengalir melalui superkonduktor menghasilkan medan magnet yang intens, melalui induksi elektromagnetik , yang dapat digunakan untuk mempercepat dan mengarahkan tim seperti yang diinginkan.

Selain itu, superkonduktor menunjukkan  efek Meissner  yang membatalkan semua fluks magnet di dalam material, sehingga menjadi diamagnetik sempurna (ditemukan pada tahun 1933). Dalam hal ini, garis medan magnet benar-benar bergerak di sekitar superkonduktor yang didinginkan.

Sifat superkonduktor inilah yang sering digunakan dalam eksperimen levitasi magnetik, seperti penguncian kuantum yang terlihat dalam levitasi kuantum.

Dalam aplikasi yang kurang biasa, superkonduktor memainkan peran dalam kemajuan modern dalam kereta levitasi magnetik, yang memberikan kemungkinan untuk angkutan umum kecepatan tinggi yang didasarkan pada listrik (yang dapat dihasilkan menggunakan energi terbarukan) berbeda dengan opsi saat ini yang tidak terbarukan seperti pesawat terbang, mobil, dan kereta api bertenaga batubara/bbm

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *