Mencari Superkonduktor Suhu-Kamar

Bayangkan sebuah dunia di mana magnetic levitation (maglev) kereta itu biasa, komputer cepat kilat, kabel daya memiliki sedikit kerugian, dan ada detektor partikel baru. Ini adalah dunia di mana superkonduktor suhu kamar adalah kenyataan. Sejauh ini, ini adalah mimpi masa depan, tetapi para ilmuwan lebih dekat dari sebelumnya untuk mencapai superkonduktivitas suhu kamar.

Superkonduktor suhu ruang (RTS) adalah jenis superkonduktor suhu tinggi (high-T_c atau HTS) yang beroperasi lebih dekat ke suhu kamar dari pada nol mutlak. Namun, suhu pengoperasian di atas 0 ° C (273,15 K) masih jauh di bawah apa yang sebagian besar dari kita anggap suhu kamar "normal" (20 hingga 25 ° C). Di bawah suhu kritis, suhu superkonduktor memiliki nol hambatan listrik dan pengusiran medan fluks magnet. Sementara itu penyederhanaan yang berlebihan, superkonduktivitas dapat dianggap sebagai kondisi sempurna konduktivitas listrik.

Superkonduktor suhu tinggi menunjukkan superkonduktivitas di atas 30 K (−243,2 ° C). Sementara superkonduktor tradisional harus didinginkan dengan helium cair untuk menjadi superkonduktif, superkonduktor suhu tinggi dapat

Meningkatkan suhu kritis untuk superkonduktivitas ke suhu praktis adalah cawan suci bagi fisikawan dan insinyur listrik. Beberapa peneliti percaya superkonduktivitas suhu kamar tidak mungkin, sementara yang lain menunjukkan kemajuan yang telah melampaui keyakinan yang dipegang sebelumnya.

Superkonduktivitas ditemukan pada tahun 1911 oleh Heike Kamerlingh Onnes dalam merkuri padat yang didinginkan dengan helium cair (1913 Hadiah Nobel dalam Fisika). Tidak sampai tahun 1930-an para ilmuwan mengusulkan penjelasan tentang bagaimana superkonduktivitas bekerja. Pada 1933, Fritz dan Heinz London menjelaskan Efek Meissner, di mana superkonduktor mengeluarkan medan magnet internal. Dari teori London, penjelasan tumbuh termasuk teori Ginzburg-Landau (1950) dan teori BCS mikroskopis (1957, dinamai Bardeen, Cooper, dan Schrieffer). Menurut teori BCS, tampaknya superkonduktivitas dilarang pada suhu di atas 30 K. Namun, pada tahun 1986, Bednorz dan Müller menemukan superkonduktor suhu tinggi pertama, bahan perovskite cuprate berbasis lantanum dengan suhu transisi 35 K. Penemuan itu memberi mereka Hadiah Nobel Fisika 1987 dan membuka pintu bagi penemuan baru.

Superkonduktor suhu tertinggi hingga saat ini, ditemukan pada tahun 2015 oleh Mikhail Eremets dan timnya, adalah sulfur hidrida (H₃S). Sulfur hidrida memiliki suhu transisi sekitar 203 K (-70 ° C), tetapi hanya di bawah tekanan yang sangat tinggi (sekitar 150 gigapascal). Peneliti memprediksi suhu kritis dapat dinaikkan di atas 0 ° C jika atom sulfur digantikan oleh fosfor, platinum, selenium, potasium, atau telurium dan tekanan yang lebih tinggi diterapkan. Namun, sementara para ilmuwan telah mengusulkan penjelasan untuk perilaku sistem sulfur hidrida, mereka tidak dapat meniru perilaku listrik atau magnetik.

Perilaku superkonduktor suhu-kamar telah diklaim untuk material lain selain sulfur hidrida. Superkonduktor suhu tinggi yttrium barium tembaga oksida (YBCO) mungkin menjadi superkonduktif pada 300 K menggunakan pulsa laser inframerah. Fisikawan keadaan padat Neil Ashcroft memperkirakan hidrogen logam padat harus superkonduktor di dekat suhu kamar. Tim Harvard yang mengklaim membuat hidrogen metalik melaporkan efek Meissner mungkin telah diamati pada 250 K. Berdasarkan pasangan elektron yang dimediasi exciton (bukan pasangan yang dimediasi phonon dari teori BCS), itu kemungkinan superkonduktivitas suhu tinggi dapat diamati dalam polimer organik di bawah kanan kondisi.

Banyak laporan superkonduktivitas suhu kamar muncul dalam literatur ilmiah, sehingga pada 2018, pencapaian tersebut tampaknya mungkin. Namun, efeknya jarang berlangsung lama dan sangat sulit untuk ditiru. Masalah lain adalah bahwa tekanan ekstrem mungkin diperlukan untuk mencapai efek Meissner. Setelah bahan yang stabil diproduksi, aplikasi yang paling jelas termasuk pengembangan kabel listrik yang efisien dan elektromagnet yang kuat. Dari sana, langit adalah batasnya, sejauh menyangkut elektronik. Superkonduktor suhu ruang menawarkan kemungkinan tidak ada kehilangan energi pada suhu praktis. Sebagian besar aplikasi RTS belum dibayangkan.

• Superkonduktor suhu-ruang (RTS) adalah bahan yang mampu superkonduktivitas di atas suhu 0 ° C. Ini tidak selalu superkonduktif pada suhu kamar normal.
• Meskipun banyak peneliti mengklaim telah mengamati superkonduktivitas suhu kamar, para ilmuwan tidak dapat mereplikasi hasil dengan andal. Namun, superkonduktor suhu tinggi memang ada, dengan suhu transisi antara -243,2 ° C dan -135 ° C.
• Aplikasi potensial superkonduktor suhu-kamar mencakup komputer yang lebih cepat, metode penyimpanan data baru, dan peningkatan transfer energi.

• Bednorz, J. G.; Müller, K. SEBUAH. (1986). "Kemungkinan superkonduktivitas TC tinggi dalam sistem Ba-La-Cu-O". Zeitschrift für Physik B. 64 (2): 189–193.
• Drozdov, A. P; Eremets, M. SAYA.; Troyan, I. SEBUAH.; Ksenofontov, V.; Shylin, S. SAYA. (2015). "Superkonduktivitas konvensional pada 203 kelvin pada tekanan tinggi dalam sistem sulfur hidrida". Alam. 525: 73–6.
• Ge, Y. F.; Zhang, F.; Yao, Y. G. (2016). "Demonstrasi superkonduktivitas prinsip-pertama pada 280 K dalam hidrogen sulfida dengan substitusi fosfor rendah". Phys Putaran. B. 93 (22): 224513.
• Khare, Neeraj (2003). Buku Pegangan Elektronik Super-Konduktor Suhu Tinggi. CRC Tekan.
• Mankowsky, R.; Subedi, A.; Först, M.; Mariager, S. HAI.; Chollet, M.; Lemke, H. T.; Robinson, J. S.; Glownia, J. M;; Minitti, M. P; Frano, A.; Fechner, M.; Spaldin, N. SEBUAH.; Loew, T.; Keimer, B.; Georges, A.; Cavalleri, A. (2014). "Dinamika kisi nonlinear sebagai dasar untuk meningkatkan superkonduktivitas di YBa₂Cu₃HAI_6.5". Alam. 516 (7529): 71–73.
• Mourachkine, A. (2004). Superkonduktivitas Suhu-Kamar. Penerbitan Sains Internasional Cambridge.