Proceedings Seminar Reakwr Nuklir dalwn Penelitian Sainsdon Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 - 10 Okwber 1991PPTN -BATAN

PEMBENTUKAN VALENSI Co TERCAMPUR DALAM YBa2CU307-x

Engkir SukirmanPus at Penelitian Sains Materi - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAKPEMBENTUKAN VALENSICU TERCAMPURDALAMYBA2CU307-X. Telah dipelajari

melalui pendekatan eksperimental. Duajenis data hasil eksperimen, yakni struktur kristaldan sifat superkonduktivitas cuplikan, dikorelasikan. Hasilnya menunjukkan bahwa pem­bentukan valensi Cu tercampur (yakni Cu2+ dan Cu3+) berkaitan erat dengan fenomenasuperkonduk- tivitas bahan YBa2Cu307-x.

ABSTRACTTHE VALENCE FORMATION OF MIXED COPPER IN YBA2CU307-X.Compound has

been studied through the experimental approach. Twokinds of experimental data, i.e. crystalstructure and superconductivity behavior of the samples, were correlated. The result showsthat the formation of mixed copper valence (Cu2+ and Cu3+) is closely related to theYBa2Cu307-xsuperconductivity.

PENDAHULUAN

Mekanisme yang menerangkan fenomenasuperkonduktivitas dalam superkonduktor ke­ramik masih belum dipahami, kendatipun ber­bagai penelitian telah dilakukan oleh para ahlidi seluruh dunia sejak ditemukannya super­

konduktor keramik BaxLa5_X?u505{3_Y)olehJ.G. Bednorz dan K.A. Muller 1]. Pada umum­nya para peneliti meyakini bahwa yang menda­sari mekanisme superkonduktivitas listrik da­lam YBa2Cu307_x adalah keteraturan distribusikekosongan oksigen dan keadaan muatan for­mal Cu dalam struktur kristalnya, dimana ke­dua hal tersebut saling berkaitan[2].

Kesimpulan ini didasarkan fakta bahwadalam struktur kristal YBa2Cu307_x terdapatdua titik tempat (site) Cu yang berbeda, yangdisebut Cu(l) dan Cu(2). Cu(l) terletak di antaradua lapisan BaO sedangkan Cu(2) berada diantara lapisan BaO dan lapisan Yo ( 0 adalahsimbol untuk kekosongan oksigen P]. Ketikarantai-rantai Cu(l)-O teratur ke arah salah satu

sumbu ekuivalen <100>, senyawa YBa2Cu307_xmemiliki struktur ortorombik-superkoduktif.Namun jika rantai-raritai Cu(l)-O tersebutrusak akibat menyusutnya jumlah kandunganoksigen, maka struktur bahan menjadi tetra­gonal-semikonduktif. Cu(2) membentuk rantaiCu-O dua dimensi baik dalam fasa ortorombik

maupun tetragonal.Muller dan Bednorz[4] mengajukan konsep

bahwa fenomena superkonduktivitas terjadiakibat adanya atom Cu dalam keadaan valensitercampur, yakni Cu2+ dan Cu3+. Konsep terse-

but telah dikonformasi oleh peneliti lain[5] dandisimpulkan bahwa penyusutanjkenaikan suhutransisi kritis Tc berkaitan dengan penurunan/peningkatan harga perbandingan Cu3+jCu2+.

Tujuan penelitian ini adalah ingin men­dapatkan bukti melalui pendekatan eksperi­mental tentang bagaimana valensi Cu3+ danCu2+ terbentuk dalam senyawa YBa2Cu307_x'

TATAKERJADANPERCOBAAN

Penyiapan CuplikanProses sintesis superkonduktor keramik

sistem YBa2Cu307_x (fasa 123) dilakukan ber­dasarkan metode reaksi padatan (solid statereaction). Pada dasarnya metode ini tediri daridua tahap perlakuan panas yang disebut proseskalsinasi dan sintering. Kalsinasi dimaksudkanagar diperoleh cuplikan serbuk dengan bentukdan ukuran butiran yang baru, untuk digerussedemikian sehingga diperoleh cuplikan serbukyang homogen.

Jika cuplikan serbuk itu kemudian ditekandan selanjutnya dipanaskan (sintering) di ba­wah titik lelehnya, maka akan terjadi prosesdifusi atom-atom unsur penyusun membentukfasa baru. Suhu sintering biasanya lebih tinggidaripada kalsinasi dan lebih rendah dari suhulelehnya (melting point).

Untuk menentukan suhu kalsinasi dan su­hu sintering, terlebih dahulu dibuat kurva DTA(Differential Thermal Analysis)/DTG (Differen­tial Thermal Gravimetry) sistem senyawaYBa2Cu307_x (Gambar 1).

369

_ .. ~ 200 ?OO '00 500 bOO6700 800 900 1000 1100(C) 'noj

"",,' i OTG '\ ~ go om :-c

t30 c::> ~I

; J 10 jam, dalam aliran udara biasa. Cuplikan Ih ~ % I didinginkan secara perlahan-Iahan di dalal11f 70 :;, \ \) • ,. j tungku pemanas dan suhu dijaga tetap pada! \, f,. \ I \./ :i 1 750°C selama 1 jam sebelum turun mencapaj

l IV 750 C \, I . --\ . -ri\I ,. j suhu kamar. Sedangkan Cuplikan II didingin.-i .f ',--, ~c : kan secara mendadak dengan cara mencelup-

I ~2~ ,; \\ / V 1"5 C ;, ~ kan ke nitrogen cair dari suhu 940°.I. 8T A V J 0 j I ••; v ' 'U J! V s, ; Pengukuran Hambatan Lzstrzk1,965 C : Pengukuran hambatan listrik dilakukan

940 C 5,' d t d b t t't'k b . b•. __ ~~~.B5G 900 9'.\0 1000 IC50 1100 mo \200 \:50 J engan me 0 e pro e empa 1 1 se agal er-

ikut:a. Disiapkan masing-masing satu pelet Cu.­

plikan I dan Cuplikan II, kemudian bagia:rltengah pelet-pelet tersebut dipotong selebarkira-kira 3 mm.

b. Permukaan pelet tersebut digosok denganampelas agar rata dan halus. Potongan peletsetelah digosok berturut-turut untuk Cu­plikan I, Cuplikan II memiliki ukuran (pan­jang x lebar x tebal) :18,5 x 2,4 x 1,8 mm dan15,5 x 3,1 x 1,7 mm.

c. Langkah selanjutnya sarna dengan yanJi di­uraikan pada makalah kami yang lain[ .

Pengukuran Pola Difraksi NeutronPala difaksi cuplikan diukur dengan Hi­

fraktometer Neutron JICA, di RSG-BATAN,Serpong. Pengukuran pola difraksi neutron di­lakukansecara otomatis dengan bantuan kom­puter. Posisi awal cuplikan terhadap detektordisetel sesuai dengan yang dikehendaki, yakni5,0°, 4,0° berturut-turut untuk Cuplikan I danCuplikan II. Pengukuran dilakukan secaralangkah demi langkah sejalan dengan berubah­nya kedudukan detektor (20) dan posisi cuplik­an (0), dimana 0 dan 2 0 berubah dengan per­bandingan 1:2. Lebar langkah (step-width) di­setel pada /j, (20)= 0,1° dan pengukuran di­programkan agar detektor berhenti pada posi­si : 66° dan 100°berturut-turut untuk CuplikanI dan Cuplikan II.

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalwn Penelitian Sainsdart Tekrwlogi Menuju Era TinggaJ.Landas

~l~h'.J (c:

Gambar 1. Kurva DTA (Differential ThermalAnalysis) dan DTG (Diffrential Thermal Gravi­metry) sistem YBa2Cu307_x dengan perban­dingan persen berat unsur penyusun Y203BaC03 : CuO = 15,13 : 52,89: 31, 98.

Tampak pada Gambar 1, bahwa reaksi pem­bentukan fasa 123 mulai teIjadi pada suhu750°C. Lembah endotermis yang paling dalamdijumpai pada suhu 940°C, ini menunjukkanbahwa seluruh reaksi padatan pembentukanfasa baru (fasa 123) sempurna terbentuk padasuhu tersebut. Tidak ada kehilangan beratyang berarti sebelum 700°C dan laju kehilang­an berat maksimum terjadi pada suhu kira­kira 800°C hingga 900°c, hal ini akibat peng­uraian BaC03.

Dalam penelitian ini dibuat dua jenis se­nyawa YBa2Cu307_x dari campuran serbukY203,BaC03 dan CuO. Yang membedakan ke­dua jenis senyawa tersebut adalah proses pem­buatannya, yakni perlakuan panas yang dibe­rikan berbeda.

Untuk mensintesis senyawa YBa2Cu307_xdiperlukan bahan baku: 1/2 mol Y203' 2 molBaC03 dan 3 mol CuO. Bahan tersebut dicam­purkan kemudian digerus dengan mesin peng­gerus selama kurang lebih 3jam.

Campuran serbuk dikalsinasi pada suhu900°C selama 4 jam dalam aliran udara biasadanpanas dijaga tetappada 7500Cseiama Ijamsebelum dinaikkan ke suhu kalsinasi tersebut.Pendinginan dilakukan dengan cara membiar­kan cuplikan di dalam tungku pemanas selama16jam terhitung sejak saat tungku dimatikan.

Agar campuran homogen, senyawa ini di­gilas lagi dengan mesin penggerus. Cuplikanserbuk dibagi menjadi dua bagian, berturut­turut disebut Cuplikan I dan Cuplikan II. Ke­mudian kedua cuplikan dibentuk menjadi pelet.

Selanjutnya Cuplikan I dan Cuplikan IIdipanaskan (disinter) pada suhu 940°C selama

Bandung, 8 -10 Oktober 199.1PPTN - BATAN

Pengolahan data Difraksi NeutronData difraksi neutron diolah dengan ban­

tuan program komputer analisis Rietveld. Pro­gram ini memerlukan dua macam data masuk­an, yakni pasangan data intensitas hasil penga­matan terhadap sudut hamburan dan parame­ter kuadrat terkecil, antara lain: parameter kisi,kaardinat fraksi atom dan faktor hunian atom.

Prinsip dasar analisis Rietveld adalah pen­cocokan (fitting) profil pola difraksi hasH perhi­tungan terhadap profil pola difraksi pengamat­an. Ukuran yang menunjukkan sampai se­berapa jauh tingkat kecocokan itu dicapai,

370

~-

1--'- ,-.,

Proceedings Seminar Reakwr Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggai Land.as

dinyatakan dengan faktor R, yangdidefinisikansebagai berikut:R - I~ w. [yo (0) - y. (c)]21 ~/I ~ w. [yo (0) ]21112wp 1. J J I 1. Z I1 1

Rp -!~I Yi (0) -Yi (c) 1J!!~Yi (0) 11 •

RI-!~ IIk(o)-Ik(c) II/!~Ik(o))k k

IIF-!~ [Ik (0)] ~ - Uk (c)JY2I/!~ Uk (0)] ~)k k

y/o) = harga intensitas hasil pengamatan padaposisi ke-i; y/e) = harga intensitas hasil perhi­tungan pada posisi ke-i; Ik(o) = intensitas ter­integrasi puncak ke-k hasil pengamatan; lie):: intensitas terintegrasi puncak ke-k hasil per­hitungan; Wi = faktor bobot.

Semakin kecil harga faktor R, semakin ba­ik tingkat kecocokannya.

HASILDAN PEMBAHASAN

Pada waktu pengujian efek Meissner: ter­lihat, bahwa cuplikan Imelayang di atas mag­net permanen SmCo, sedangkan cuplikan IIte­t.ap menempel pada permukaan magnet terse­but. Jadi cuplikan I memiliki perilaku super­konduktif pada suhu nitrogen cair dan cuplikanIItidak superkonduktif pada suhu tersebut.

Cup/ikan IDari suhu ruang harga hambatan listrik

hahan turun secara linier sejalan dengan turun­nya suhu hingga mencapai kira-kira 100°K.Pada pendinginan selanjutnya, hambatan lis­trik turun secara tiba-tiba hingga dicapai suhutransisi kritis superkonduksi,yakni suhu dima­na hambatan listrik bahan nol. Titik mulai ter­jadi transisi kritis (onset point), titik tengahtransisi (mid point)dan titik nol hambatan lis­trik tmjadi berturut-turut pada suhu 103,6°K,90,7°Kdan 88,7°K(Gambar 2).

·'·'r -f

I

~)I).'L... __ . __ •. ~_~._~~_.~_~ .J", 'ir ., - - .... (.tn 200 ?Ar.

Ga~bar- 2. Kurva hamba~an listrik terhada~suhu pada senyawa YBa2Cu307_x Cuplikan 1.

Dari data yang diperroleh tampakjelas bahwabahan menampilkan sifat logam s€~elum ter-

Bandung, 8 -10 Okwber 1991PPTN - BATAN

jadi transisi kritis dan fasa superkonduktifho­mogen terbentuk pada suhu T s 88,7°K.

Data intensitas difraksi sebanyak 609 titikdianalisis dengan metode Rietveld. Koordinatfraksi dan faktor hunian atom hasil analisisditabelkan pada Tabel1.

Tabel 1. Koordinat fraksi dan faktor hunianatom Y, Ba, Cu dan °hasil analisis pada se­nyawa Cuplikan 1.

Atom Po-Koordinat fraksiFaktorSISI

hunian

Y

1h (1/2, 1/2, 1/2)1,0Ba

2t(1/2, 1/2, ± 0,183(2))1,0Cu(l)

1a (0, 0, 0)1,0Cu(2)

2q(0, 0, ± 0,356(2))1,00(1)

1b (1/2, 0, 0)0,9(1)0(2)

Ie (0, 1/2, 0)0,1(1)0(3)

2q(0,0 ± 0,161(3))1,00(4)

2r(0, 1/2, ± 0,381(5))0,87(5)0(5)

2s(1/2, 0, ± 0,380(4))1,0

Cuplikan Imemiliki struktur kristal orto­rombik, komposisi kimia YBa2Cu306,91' para­meter kisi :a= 3,886(1)A, b= 3,825(1))Adan c=11,667(7)A dengan faktor-R:RwF=4,13; Rp=3,25; RI= 5,34 dan RF= 4,42. Angka di dalamkurung adalah deviasi standar untuk angka ter­akhir di belakang koma.

Gambar 3 adalah profil pola difraksi hasilanalisis dengan metode Rietveld. Garis malar(solid line) mewakili liku teoritisjhasil perhi­tungan, sedangkan liku eksperimental ditun­jukkan dengan titik-titik. tN adalah selisihantara harga cacahan hasil pengamatan danhasil perhitungan.Garis-garis pendek vertikalmenandakan posisi puncak-puncak Bragg,jum­lahnya ada 70 buab.

Cu"",o" 1----.- ----. - ---..- --.------.--~ooo I

, WI\~.~ 1\ ",oco Ii j\ .1' '\ II V' I'~--- J"'-_--L"'L~_..iJJ- l~ ~vI

o 1-.-.------- .. .._. . m_ •• __ • ••••• __

" ; _ Ii ~ , I J I , • I I I I I It t III II II'; I II I I I!'II I1.1" 1\ •.".~-.J,.'I;\ ••.•..•.••_....;...••..v_J, •• -"t.,...___1...N<JV~ .•.••.•.i~·~~Vf~ ••••••,., , ,., , , ······,··..·····,·········.·········r~-····.-·······, ..· -lC 1~ :'0 25 30 :is .1(' .s5 50 55 60 6.'

Sudol HaniJuron

Gambar 3. Profil pola difraksi neutron hasilanalisis dengan metode Rietveld pada senyawaYBa2Cu307_x Cuplikan I.

371

Proceedings Seminar Reakror Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi MenuJu Era TinggaJ Landas

Berdasarkan harga parameter kisi dan da­ta Tabel1, dihitung jarak antar atom di dalamsel satuan, hasilnya dituliskan pada Tabel 2.

Tabel 2. Jarak antara atom-atom riA pada se­nyawa YBa2Cu30e 91',

lkatan riAMulti-IDlisitasBa - 0(1)

2,87332Ba - 0(2)

2,89382Ba - 0(3)

2,73874Ba - 0(4)

3,01872Ba - 0(5)

2,99092Y - 0(4)

2,38284Y - 0(5)

2,36404Cu(l) - 0(1)

1,94322Cu(l) - 0(2)

1,91252Cu(l) - 0(3)

1,88542Cu(2) - 0(3)

2,27511Cu(2) - 0(4)

1,93492Cu(2) - 0(5)

1,96372

Struktur kristal euplikan I digambar berda­sarkan data-data tersebut (Gambar 4).

Gambar 4. Struktur kristal YBa2CU30e,91.

Keterane:an:@= Ba, @)=Y, • = Cu,O= 0(1) danO= 0(3), 0(4), 0(5)(0(2) tidak digambar, karena faktor hunian atom 0(2)sangat keci!.

Tampak jelas pada Tabel 1, titik tempatatom oksigen pada posisi 1b (112,0,0)hampirterisi penuh (""90%)dan posisi 1e (0,1/2,0)hanyaterisi sebagian ("" 10%). Keeilnya prosentase

Bandung, 8 -10 Okrober 1991'PPTN - BKl'AN

pengisian atom oksigen pada posisi 1e menye­babkan konstanta kisi b<a, sehingga sel satuankristal berbentuk ortorombik. Tampak bahwakekosongan oksigen seeara dominan menempatititik tempat 1e (0,1/2,0).

Cu(2)membangun lima ikatan Cu-O,yaknidua ikatan pendek: Cu(2)-0(4) (r=1,93 A),Cu(2)-0(5) (r= 1,96 A) dan satu ikatan Cu(2)­0(3) yang lebih panjang (r= 2,27 A)sejajar [001].Jadi atom Cu(2)memilik koordinasi (4+1)mem­bentuk piramida. Karena faktor hunian atom02) keeil, Cu(l) membentuk empat ikatan Cu­O,yakni dua ikatan Cu(1)-0(3) (r= 1,88 A) dandua ikatan Cu(l)- 0(1) (r= 1,94 A).Jadi Cu(l)memiliki bilangan koordinasi (4+0)membentuksegi empat.

Harga valensi rata-rata Cu dalamYBa2CU307_x adalah +2,27, bilangan ini diper­oleh berdasarkan ketentuan bahwa dalam su­atu senyawajumlah vaJensi harus sarna dengannol. Jelaslah bahwa valensi Cu lebih kecil +adan lebih besar +2.Ini berarti valensi Cu ber­osilasi antara Cu3+dan Cu2+.Dilihatdari hargavalensi rata-rata,seeara dominan atom-atom Cuberada dalam keadaan Cu2+ dan hanya seba­gian keeil dengan bilangan oksidasi +3. Atom­atom Cu dengan bilangan oksidasi +3 kemung­kinan besar berada pada titik tempat Cu(2).Halini sangat mungkin karena bilangan koordinasiCu(2) lebih besar jika dibandingkan dengan bi­langan koordinasi Cu(l).Sedangkan atom-atomyangmemiliki bilangan oksidasiyang lebih ting­gi eenderung dikelilingi oleh lebih banyak ionnegatip.

Cuplikan IICuplikan II memiliki perilaku semi­

konduktif, hal ini dapat dilihat pada data hasilpengukuran hambatan listrik terhadap suhu(Gambar 5) : hambatan listrik bertambah besarsejalan dengan berkurangnya suhu.

Data difraksi neutron dianalisis menggu­nakan metode Rietveld.Koordinat fraksi danfaktor hunian atom Y,Ba,Cu dan °hasil peng-­halusan ditabelkan pada Tabel3. Struktur kri:;:­tal tetragonal, komposisi kimia YBa2Cu30e 'parameter kisi: a=b=3,857(1)A, e= 11,764(7)'X:faktor R:R wp= 4,06, RP= 2,84, R]= 5,62 dan RF:=

3.84. Terdapat 111 refleksi Bragg, seperti di­tunjukkan pada Gambar 6: profil pola difrak:;:ihasil perhitungan dan hasil pengamatan yangditampilkan seeara simultan.

Jarak antar atom dihitung dari data padaTabel 3, hasilnya dituliskan pada Tabel 4.

372

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalum Penelitian Sainsdan Teknologi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Gambar 5. Kurva hambatan listrik terhadap:mhu pada senyawa YBa2Cu307_x.Cuplikan II.

Gambar 6. Profil pola difraksi neutron hasilanalisis dengan metode Rietveld pada senyawaYBa2Cu307_x' Cuplikan II.

, " ---------l,ncu ••," r------ ---- _h __ ---.---

lOCO : l 'LA' i

: I

ilL i '\ i

,,""!~..J,.,AJJ JllLJv L -----------------------------

, -'-'---'!I: 111111 1111:!I!,111I!IIIIIUI:IIII:lftlllr. II lIalllllllllJlUtlI1

I'" \ , ..y--",,..J-.WwA"'ir..""I\>\I4jl·i,.j"'W')'~\"'\'V'\I"'-'·,,,",,,"''!'"''''''.\ ' 1.,~. " .. ':~; •• ,.:~;. ",: ~: •• ;.~ .•• _~~~. _ ~~ _~.:'~"":'~' •• ~.;. _; ~ .•• ~~;._. ~~"";',~"'.; ~ •• ~~~.~.~ .•• ;~~u;~:

'3'Jdu! H{JmbIJ(or1

""'" 'v 1

!

!.... 1-

,,II

r-

j.,

; i

,Tabel 3. Koordinat fraksi dan faktor hunianatom Y, Ba, Cu dan ° hasH analisis pada se­nyawa Cuplikan II.

AtomPo-Koordinat fraksiFaktor

sisihunian

Y

1d (1/2, 1/2, 1/2)1,0Ba

2h(1/2, 1/2, ± 0,191(2))1,0Cu(l)

1a (0, 0, 0)1,0Cu(2)

2g(0, 0, ± 0,360(2))1,00(1)

2f(0,1/2, 0) (1/2, 0,0)0,08(1)0(2)

2g(0,0 ± 0,156(3»1,00(3)

4i(0, 1/2, ± 0,377(2»1,0(1/2, 0, ± 0,377(2»

Tabel 4. Jarak antara atom-atom r(A) padasenyawa YBa2Cu30e,17.

Ikatan riAMulti-IDlisitasBa - 0(1)

2,97044Ba - 0(2)

2,76064Ba - 0(3)

2,90824Y - 0(3)

2,41148Cu(l) - 0(1)

1,92894Cu(l) - 0(2)

1,83532Cu(2) - 0(2)

2,40001Cu(2) - 0(3)

1,93924

Berdasarkan data tersebut, struktur kris­tal cuplikan II digambar (Gambar 7).

Gambar 7. Struktur kristal YBa2Cu3017.

Keteran!!an:® = Ba, 0 = Y, • = Cu, 0= 0(2j dan 0(3), atom0(1) tidak digambar, karena faktor hunian atom ini sangatkeci!).

Tampak pada Tabel 3 bahwa atom-atomoksigen pada bidang CuO (bidang z=O)yaknipada posisi (1/2,0,0)dan (0,1/2,0)hanya diisi 8%.

Dalam struktur tetragonal posisi (1/2,0,0)dan (0,1/2,0) adalah ekivalen, oleh karena itukedua posisi tersebut memiliki kemungkinanyang sarna diisi atom oksigen. Jadi atom-atomoksigen pada bidang CuO terdistribusi secaraacak, sehingga konstanta kisi b=a dan sel sa­tuan kristal berbentuk tetragonal.

Cu(2) membangun lima ikatan Cu-o, yakniempat ikatan pendek Cu(2)-(3) (r= 1,94 A) dansatu ikatan Cu(2)-0(2) yang lebih panjang (r=2,40 A) sejajar [001]. Jadi Cu(2) memiliki ko­ordinasi (4+1) berbentuk piramida. Karena ke­cilnya faktor hunian 0(1), Cu(l) dapat dianggapmemiliki bilangan koordinasi 2, membentukrantai 0(2)-Cu(1)-0(2) sejajar [Om].

Harga valensi rata-rata Cu dalamYBa2Cu30e17 adalah +1,78. Ini berarti valensiCu berisolasi antara Cu2+dan Cu+.Tampak bah­wa sebagian besar atom Cu berada dalam kea­daan Cu2+ clan sebagian kecil atom Cu+.AtomCu dengan valensi +2 adalah Cu(2), hal ini

373

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsclan Teknologi MenuJu Era Tinggal Landas

sangat mungkin karena bilangan koordinasiCu(2) lebih besar jika dibandingkan denganbilangan koordinasi Cu(l) dan Cu(l) olehkarenanya yang bervalensi +1.Mekanisme Pembentukan Valensi Cu2+ Dan Cu3+

Rushan Han17 menyimpulkan bahwa :a. Pembawa muatan yang menimbulkan feno­

mena superkonduktivitas adalah lubang­lubang (0') di titik tempat 0(4) dan 0(5)pada bidang CU02.

b. Setiap terbentuk satu kekosongan oksigenpada rantai Cu(l)- 0(1) pada bidang CuO,satu lubang lenyap dari bidang CU02 dansatu ion Cu2+ pada titik tempat Cu(l) ber­ubah menjadi Cu+.

Dari data hasil analisis terlihat bahwahilangnya superkonduktivitas bahan berkaitandengan pertambahan panjang rantai Cu(2)-0(3)dalam fasa ortorombiksama dengan 0(2) dalamfasa tetragonal. Meningkatnya panjang rantaiCu(2)-0(3) adalah :a. Akibat menyusutnyajumlah kandungan ok­

sigen pada rantai Cu(l)- 0(1), sehingga gayatolak menolak antara 0(3) dan 0(1) menjadikecil, juga

b. Disebabkan hilangnya ion-ion Cu3+ padatitik tempat Cu(2) senyawa tetragonal.

Dengan demikian 0(3) lebih kuat terikat keCu(l) daripada Cu(2). Karena melemahnyaikatan Cu(2)-0(3), maka lubang dari titik

Bandung, 8 - 10 Oktober 199]PPTN - BATAN

tempat 0(4) dan/atau )(5) bergerak memasuk1titik tempat Cu(2), sehingga ion Cu3+berubahmenjadi Cu2+. Jumlah lubang (0-) pada titiktempat 0(4) dan/atau 0(5)menyusut sejalan de..ngan bertambahnya kekosongan oksigen padB.bidang CuO.

Sebaliknya, ketika fasa tetragonal dioksi..dasi, maka oksigen dari udara mengisi titiktempat 0(1)membentuk rantai Cu(l)-O(l). Aki..batnya atom 0(3) akan tertolak dan bergerakmendekati titik tempat Cu(2).Dengan demikianion Cu2+di titik tempat Cu(2) terurai menjadi.Cu3+disertai dengan terbentuknya lubang (0')pada tempat 0(4) dan/atau 0(5).

KESIMPVIAN

Atom Cu dalam senyawa YBa2Cu307,xcen..derung membentuk ion Cu+, Cu2+,Cu3+. Pem..bentukan valensi Cu2+dan Cu3 tercampur ber ..kaitan dengan perubahan jumlah kandunganoksigen dalam senyawa. Semakin banyakjum··lah kandungan oksigen, akan semakin banyakion Cu3+ yang terbentuk. Jadi pembentukanvalensi Cu tercampur erat kaitannya denganfenomena superkonduktivitas bahan.

VCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terima kasih disampaikan kepadaBapak Dr. Anung Kusnowo, Drs. H. K. SudjonoMSc., Ir.Mulyadi clanHantoro atas bantuannya.

DAFTAR PVSTAKA

1. BEDNORZ J. G. and Muller K. A., Z. Phys. B 64, 189 (1986).2. SODERHOLM L. et aI., Nature 328, 908 (1987).

3. IZUMI F. et al., Jpn. J. Appl. Phys. 26, L1193 (1987).4. MULLER K. A. and BEDNORZ J. G., Science 237, 1133 (1987).

5. KLAUSYVON and MICHEL FRANCOIS, Z. Phys. B 76, 413-444 (1989).

6. ENGKIR SUKIRMAN, "Pengaruh Distribusi Kekosongan Oksigen Pada Superkonduktivitae,YBa2Cu307.x",Tesis S2-Program Studi Materials Science, Fakultas PascasaIjana VI, Jakarta(1.99])-

7. RVSHAN HAN et al., Phys. Rev. B 41, 6683 (1990).

374