Superconductivity

 

Superkonduktor adalah bahan yang tiba-tiba kehilangan resistansi terhadap arus listrik ketika didinginkan hingga suhu karakteristik tertentu. Ini berarti bahwa arus listrik akan mengalir dalam superkonduktor tanpa melepaskan panas, tidak seperti pada konduktor pada umumnya. Setelah arus telah dimulai dalam sirkuit superkonduktor, itu terus mengalir tanpa batas. Properti lain yang menarik dari superkonduktor adalah diamagnetismenya yang sempurna. Ini berarti bahwa superkonduktor sepenuhnya mengusir garis medan magnet. Gambar dibawah menunjukkan magnet yang tergantung di udara di atas salah satu superkonduktor keramik yang baru ditemukan. Magnet itu tampaknya melayang — ia tampak melayang-layang di udara dan menyimpang hukum gravitasi. Bahkan, tolakan garis medan magnet oleh superkonduktor memegang magnet tinggi-tinggi.

Superkonduktivitas ditemukan pada tahun 1911 oleh fisikawan Belanda Heike Kamerlingh Onnes segera setelah ia menemukan cara untuk mencairkan helium. Dengan menguapkan helium cair, ia dapat memperoleh suhu mendekati nol mutlak. Kamerlingh Onnes menemukan bahwa logam merkuri tiba-tiba kehilangan semua hambatan terhadap arus listrik ketika didinginkan hingga 4 K. Superkonduktor pertama kali menjadi berguna ketika paduan logam niobium ditemukan menjadi superkonduktor pada sekitar 23 K dan tetap superkonduktor bahkan ketika arus besar mengalir melewatinya. (Banyak bahan superkonduktor kehilangan superkonduktivitasnya bahkan ketika arus sedang mengalir melalui mereka.). Menjadi mungkin untuk membangun magnet superkonduktor dengan medan magnet tinggi dengan memulai arus listrik dalam sirkuit superkonduktor. Magnet semacam itu digunakan dalam pencitraan resonansi magnetik medis. (Lihat Metode Instrumental: Nuclear Magnetic Resonance.) Meskipun helium cair yang mahal (lebih dari $ 10 per galon) diperlukan untuk mengoperasikan magnet ini, mereka masih lebih murah untuk digunakan daripada elektromagnet yang biasa karena kebutuhan daya yang jauh lebih rendah.

Pada tahun 1986, Johannes Georg Bednorz dan Karl Alexander Müller dari IBM menemukan bahwa bahan keramik tembaga oksida tertentu menjadi superkonduktor pada suhu 30 K, dan dalam beberapa bulan para peneliti telah menemukan bahan serupa yang menjadi superkonduktor pada suhu 125 K. (Mereka memenangkan Hadiah Nobel 1987 dalam bidang fisika untuk penemuan mereka.) Ini berarti bahwa superkonduktor dapat dioperasikan menggunakan pendingin murah, seperti nitrogen cair, dengan harga beberapa sen per galon. Mungkin bahan superkonduktor dapat ditemukan bahkan pada suhu kamar. Yang tersisa adalah menentukan bagaimana membuat bahan superkonduktor seperti itu menjadi kabel dan benda serupa dengan kemampuan membawa arus besar.

Pada tahun 2001, peneliti Jepang menemukan bahwa paduan titanium, magnesium, dan boron menjadi superkonduktor di bawah 40 K. Kemudian, mereka menemukan bahwa magnesium diboride, MgB2, dalam paduan ini yang bertanggung jawab atas superkonduktivitas. Meskipun suhu superkonduktivitasnya lebih rendah dari pada keramik tembaga oksida, magnesium diboride berperilaku lebih seperti superkonduktor logam terkenal dan mungkin berfungsi sebagai pengganti yang murah dan efisien untuk mereka. Bagaimanapun, ia menawarkan jalan penelitian baru ke arena yang menjanjikan ini.

Sumber :Theodore L. Brown, Chemistry: The Central Science