superkonduktor

5/16/2018 SUPERKONDUKTOR - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/superkonduktor-55ab59f5af0bb 1/14

SUPERKONDUKTOR

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 penggunaam

superkonduktor belum praktis, dikarenakan masalah perlunya pendinginan (suhu kritis

superkonduktor masih jauh di bawah suhu kamar). Tulisan singkat berikut mengajak Anda

mengenal lebih jauh superkonduktor.

Superkonduktor adalah suatu material yang tidak memiliki hambatan dibawah suatu

nilai suhu tertentu. Suatu superkonduktor dapat saja berupa suatu konduktor, semikonduktor

ataupun suatu insulator pada keadaan ruang. Suhu dimana terjadi perubahan sifat

konduktivitas menjadi superkonduktor disebut dengan temperatur kritis (T c).

Bahan konduktor seperti logam tembaga merupakan bahan yang dapat menghantarkan

arus listrik. Meski begitu, pada nyatanya konduktor ini masih mempunyai hambatan listrik.

Adanya hambatan ini menyebabkan hilangnya energi listrik dalam bentuk panas. Pada bahan

superkonduktor, hambatan listrik benar-benar bernilai nol. Artinya listrik dapat mengalir

tanpa hambatan pada bahan superkonduktor ini. Apabila pada rangkaian tertutup dari

superkonduktor dialirkan arus listrik, maka arus tersebut akan terus mengalir mengintari

rangkaian tanpa batas waktu bahkan setelah sumber listrik dilepaskan dari rangkaian. Hal ini

terjadi karena tidak ada kehilangan energi selama arus mengalir karena hambatannya benar-

benar nol. Para ilmuwan mengatakan bahwa superkonduktivitas merupakan sebuah fenomena

kuantum makroskopik. Fenomena ini menjadi jembatan penghubung antara dunia mikro dan

makro. “Jembatan” ini memungkinkan kita untuk mempelajari sifat fisika dunia mikro secara

langsung.

Superkonduktor dapat berupa suatu bahan yang terbentuk dari unsur tunggal, paduan

logam ataupun senyawa. Gejala superkonduktivitas hanya teramati dibawah suhu tertentu

yang disebut sebagai suhu kristis (Tc).

Hambatan listrik dari logam konduktor merupakan fungsi dari temperatur. Ketika

suhu diturunkan maka secara bertahap hambatan listrik akan berkurang. Pada bahan



superkonduktor, ketika mencapai suhu tertentu tiba-tiba hambahannya turun hingga menjadi

nol. Suhu dimana gejala superkonduktivitas teramati disebut suhu kristis (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 269°C.

Kemudian pada tahun 1911, Onnes mulai mempelajari sifat-sifat listrik dari logam pada suhuyang sangat dingin. Pada waktu itu telah diketahui bahwa hambatan suatu logam akan turun

ketika didinginkan dibawah suhu ruang, akan 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.

Dilain pihak, ilmuwan yang lain termasuk Onnes memperkirakan bahwa hambatan akan

menghilang pada keadaan tersebut. Untuk mengetahui yang sebenarnya terjadi, Onneskemudian 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. Kurva hasil pengamatan Onnes digambarkan pada gambar 1.



Gambar 1

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 superkondutivitas. Atas penemuannya itu, Onnes dianugerahi Nobel Fisika pada

tahun 1913.

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.



SUHU KRITIS

Perubahan watak bahan dari keadaan normal ke keadaan superkonduktor dapat

dianalogikan misalnya dengan perubahan fase air dari keadaan cair ke keadaan padat.

Perubahan watak seperti ini sama-sama mempunyai suatu suhu transisis, pada transisi

superkonduktor suhu ini disebut sebagai suhu kritik Tc, pada transisi fase ada yang disebut

titik didih (dari fase cair ke gas) dan titik beku (dari fase cair ke padat). Pada transisi

feromagnetik suhu transisinya disebut suhu Curie. Besaran fisis yang berkaitan dengan

transisi superkonduktor adalah resistivitas bahan, mari kita lihat grafik resistivitas sebagai

fungsi suhu mutlak pada gambar 2.

Gambar 2

Pada suhu T > Tc bahan dikatakan berada dalam keadaan normal, ia memiliki

resistansi listrik. Transisi ke keadaan normal ini bukan selalu berarti menjadi konduktor biasa

yang baik, pada umumnya malah menjadi penghantar yang jelek, bahkan ada yang ekstrim

menjadi isolator! Untuk suhu T < Tc bahan berada dalam keadaan superkonduktor. Di dalam

eksperimen, pengukuran resistivitasnya dilakukan dengan menginduksi suatu sampel bahan

berbentuk cincin, ternyata arus listrik yang terjadi dapat bertahan sampai bertahun-tahun.

Resistivitasnya yang terukur tidak akan melebihi ohm.meter, sehingga cukup beralasan

bila resistivitasnya dikatakan sama dengan nol.

Perkembangan bahan superkonduktor dari saat pertama kali ditemukan sampai

sekarang dapat diikuti pada tabel di bawah ini.



Bahan Tc (K) Ditemukan tahun

Raksa Hg () 4,2 1911

Timbal Pb 7,2 1913

Niobium nitrida 16,0 1960-anNiobium-3-timah 18,1 1960-an

Al0,8Ge0,2Nb3 20,7 1960-an

Niobium germanium 23,2 1973

Lanthanum bariumtembaga 28 1985

oksida

Yttrium barium tembaga oksida 93 1987

(1-2-3 atau YBCO)

Thalium barium kalsium 125 1987

tembaga oksida

Dengan berlalunya waktu, ditemukan juga superkonduktor-superkonduktor lainnya.

Selain merkuri, ternyata beberapa unsur-unsur lainnya juga menunjukkan sifat

superkonduktor dengan harga T c yang berbeda. Sebagai contoh, karbon juga bersifat

superkonduktor dengan T c 15 K. Hal yang ironis adalah logam emas, tembaga dan perak yang

merupakan logam konduktor terbaik bukanlah suatu superkonduktor.

Keluarga superkonduktor yang terdiri dari unsur-unsur tunggal yang dipelopori oleh

temuan Onnes, disebut superkonduktor tipe I atau superkonduktor konvensional, ada kira-kira

27 jenis dari tipe ini. Suatu hal yang menarik, bahwa unsur-unsur yang pada suhu kamar

merupakan konduktor banyak diantara mereka yang tidak memiliki sifat superkonduktor pada

suhu rendah, contohnya tembaga, perak dan golongan alkali.

Pada tahun 1960-an lahirlah keluarga superkonduktor tipe II, yang biasanya berupa

kombinasi unsur molybdenum (Mo), niobium (Nb), timah (Sn), vanadium (V), germanium

(Ge), indium (In) atau galium (Ga). Sebagian merupakan senyawa, sebagian lagi merupakan

larutan padatan. Sifatnya agak berbeda dengan tipe I karena suhu kritiknya relatif lebih

tinggi, sehingga tipe II ini sering disebut superkonduktor yang alot. Semua alat yang telah

menerapkan superkonduktor dewasa ini menggunakan bahan tipe II ini, alasannya akan

menjadi jelas kemudian.



Tipe – tipe Superkonduktor

Berdasarkan interaksi dengan medan magnetnya, maka superkonduktor dapat dibagi

menjadi dua tipe yaitu Superkonduktor Tipe I dan Superkonduktor Tipe II.

a). Superkonduktor Tipe I

Superkonduktor tipe I menurut teori BCS (Bardeen, Cooper, dan Schrieffer)

dijelaskan dengan menggunakan pasangan elektron (yang sering disebut pasangan Cooper).

Pasangan elektron bergerak sepanjang terowongan penarik yang dibentuk ion-ion logam yang

bermuatan positif. Akibat dari adanya pembentukan pasangan dan tarikan ini arus listrik akan

bergerak dengan merata dan superkonduktivitas akan terjadi. Superkonduktor yang

berkelakuan seperti ini disebut superkonduktor jenis pertama yang secara fisik ditandai

dengan efek Meissner, yakni gejala penolakan medan magnet luar (asalkan kuat medannya

tidak terlalu tinggi) oleh superkonduktor. Bila kuat medannya melebihi batas kritis, gejala

superkonduktivitasnya akan menghilang. Maka pada superkonduktor tipe I akan terus –

menerus menolak medan magnet yang diberikan hingga mencapai medan magnet kritis.

Kemudian dengan tiba-tiba bahan akan

berubah kembali ke keadaan normal.

b). Superkonduktor Tipe II

Superkonduktor tipe II ini tidak dapat dijelaskan dengan teori BCS karena apabila

superkonduktor jenis II ini dijelaskan dengan teori BCS, efek Meissner nya tidak terjadi.

Abrisokov berhasil memformulasikan teori baru untuk menjelaskan superkonduktor jenis II

ini. Ia mendasarkan teorinya pada kerapatan pasangan elektron yang dinyatakan dalam

parameter keteraturan fungsi gelombang. Abrisokov dapat menunjukkan bahwa parameter

tersebut dapat mendeskripsikan pusaran (vortices) dan bagaimana medan magnet dapat

memenetrasi bahan sepanjang terowongan dalam pusaran-pusaran ini. Lebih lanjut ia pun

dengan secara mendetail dapat memprediksikan jumlah pusaran yang tumbuh seiring

meningkatnya medan magnet. Teori ini merupakan terobosan dan masih digunakan dalam

pengembangan dan analisis superkonduktor dan magnet.

Superkonduktor tipe II akan menolak medan magnet yang diberikan. Namun

perubahan sifat kemagnetan tidak tiba-tiba tetapi secara bertahap. Pada suhu kritis, maka

bahan akan kembali ke keadaan semula. Superkonduktor Tipe II memiliki suhu kritis yang

lebih tinggi dari superkonduktor tipe I.

Pada tahun 1985 di laboratorium riset IBM di Zurich, A.Muller dan G.Bednorz

memulai era baru bagi ilmu bahan superkonduktor. Mereka menemukan bahwa senyawa

keramik tembaga oksida dapat memiliki sifat superkonduktor pada suhu yang relatif tinggi,



rekor suhu kritik yang saat ini sudah mencapai 125 K juga dipegang oleh golongan ini.

Perkembangan selanjutnya tampak agak seret, para ahli sendiri masih meributkan ada

tidaknya batas suhu kritik yang mungkin dicapai. Ahli riset di Institut Teknologi California

meramalkan bahwa suhu kritik superkonduktivitas tidak akan pernah melampaui 250 K, jadi

masih cukup jauh di bawah suhu kamar. Apakah benar demikian, kita tunggu saja

hasil-hasil penelitian berikutnya.

Gambar 3

Pada tahun 1986 terjadi sebuah terobosan baru di bidang superkonduktivitas. Alex Müller

and Georg Bednorz, peneliti di Laboratorium Riset IBM di Rüschlikon, 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

menghantarkan 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 dibidang superkonduktor kini masih saja dilakukan oleh

para peneliti di dunia. Penemuan lainnya yang juga fenomenal adalah berhasil disintesanya

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 dibidang 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, gambar 3. Kereta api ini

melayang diatas 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/jam.

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 perusahaanamerika, 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 ari segi tempat.

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.

MEDAN MAGNET KRITIS

Tinggi rendahnya suhu transisi Tc dipengaruhi banyak faktor. Seperti tekanan yang

dapat menurunkan titik beku air, suhu kritik superkonduktor juga bisa turun dengan hadirnya

medan magnet yang cukup kuat. Kuat medan magnet yang menentukan harga Tc ini disebut

medan kritik (Hc). Kita lihat grafik ketergantungan Tc terhadap kuat medan magnet pada

gambar2.

Walaupun Pb bersuhu kritik normal (tanpa medan magnet) 7,2 K, apabila ia dikenai

medan H = 4,8 104 A/m misalnya, suhu kritiknya turun menjadi 4 K. Artinya dengan medan

sbesar itu pada suhu 5 K pun Pb masih bersifat normal. Medan kritiknya ini dapat dinyatakan

dengan persamaan :

Hc(T) = Hc (0) [ 1 - (T/Tc)2 ]

Hc (0) adalah harga maksimum Hc yaitu harga pada suhu 0 K.

Medan kritik ini tidak harus berasal dari luar, tapi juga bisa ditimbulkan oleh medan

internal, yaitu jika ia diberi aliran arus listrik. Untuk superkonduktor berbentuk kawat

beradius r, arus kritiknya dinyatakan oleh aturan Silsbee :

Ic = 2 . r . Hc

Jadi pada suhu tertentu ( T < Tc ) , bahan superkonduktor memiliki ketahanan yang

terbatas terhadap medan magnet dari luar dan arus listrik yang bisa diangkutnya. Kalau

harga-harga kritik ini dilampaui, sifat superkonduktor bahan akan lenyap dengan sendirinya.

Ambil contoh untuk kawat Pb beradius 1 mm pada suhu 4 K, agar ia tetap bersifat

superkonduktor ia tidak boleh menerima medan magnet lebih besar dari 48000 A/m atau

mengangkut arus listrik lebih dari 300 A. Pada ukuran dan suhu yang sama Nb 3Sn mampu

mengangkut 12500 A, oleh sebab itulah secara teknis superkonduktor tipe II lebih baik pakai.

Sebagai perbandingan YBCO pada suhu 77 K dapat mengangkut arus sebesar 530 A, cukup

lumayan! Naiknya suhu operasi mempunyai nilai ekonomis, karena biaya pendinginan

menjadi lebih murah dibandingkan helium cair (untuk menjaga suhu 4 K).



Satu liter He harganya US$ 4 (Rp.7000) sedangkan satu liter N 2 cuma 25 cent

(Rp.450), padahal dalam prakteknya penguapan 1 liter N2 setara dengan penguapan 25 liter

He.

EFEK MEISSNER

Gambar 4. Efek Meissner

Sifat kemagnetan superkonduktor diamati oleh Meissner dan Ochsenfeld pada tahun

1933, ternyata superkonduktor berkelakuan seperti bahan diamagnetiksempurna, ia menolak

medan magnet sehingga ia pun dapat mengambang di atas sebuah magnet tetap. Jadi

kerentanan magnetnya (susceptibility) = -1, bandingkan dengan konduktor biasa yang = -

10-5. Fenomena ini disebut efek Meissner yang tersohor itu.

Jadi satu keunggulan lagi bagi superkonduktor terhadap konduktor biasa. Ia tidak saja

menjadi perisai terhadap medan listrik, tapi juga terhadap medan magnet, artinya medan listik

dan magnet sama dengan nol di dalam bahan superkonduktor.

Tetapi pada tahun 1935 London bersaudara melalui penelitian sifat elektrodinamik

superkonduktor mendapatkan bahwa intensitas medan magnet masih dapat menembus bahan



superkonduktor walaupun hanya sebatas permukaan saja, ordenya hanya beberapa ratus

angstrom. Sifat rembesan ini dinyatakan oleh parameter yang disebut kedalaman rembesan

London. Medan magnet ternyata berkurang secara eksponensial terhadap kedalaman sesuai

dengannya.B (x) = Bo exp -(x / )

Bo adalah medan di luar dan x adalah kedalamannya. membesar dengan naiknya suhu, di Tc

harga tak berhingga besar, sehingga medan magnet mampu menerobos ke seluruh bagian

bahan tersebut atau dengan perkataan lain sifat superkonduktor telah hilang digantikan

dengan keadaan normalnya.

Teori London ini juga memberikan kesimpulan bahwa dalam bahan supekonduktor

arus listrik akan mengalir di bagian permukaannya saja. Hal ini berbeda dengan arus listrik dalam konduktor biasa yang mengalir secara merata di seluruh bagian konduktor.

Perbandingan watak magnetik pada keadaan normal, superkonduktor tipe I dan

tipe II adalah seperti pada gambar 5.

Gambar 5.

Pada tipe ii terdapat daerah peralihan yaitu antara Hcl dan Hc , pada saat itu struktur bahan

terjadi dari daerah normal yang berupa silinder-silinder kecil, disebut fluksoid karena bisa

diterobos fluks magnet, yang dikelilingi sepenuhnya oleh daerah superkonduktor.

TEORI BCS

Teori tentang superkonduktor yang lebih terinci melibatkan mekanika kuantum yang

dalam, diajukan oleh Barden, Cooper dan Schrieffer pada tahun 1975 dikenal sebagai teori

BCS yang akhirnya memenangkan hadiah Nobel pada tahun 1972.



Dalam teori ini dikatakan bahwa elektron-elektron dalam superkonduktor selalu

dalam keadaan berpasang-pasangan dan seluruhnya berada dalam keadaan kuantum yang

sama, pasangan-pasangan ini disebut pasangan Cooper.

Kita bandingkan dengan elektron konduksi dalam konduktor biasa. Di sini elektron

bergerak sendiri-sendiri dan akan kehilangan sebagian energinya jika ia terhambur oleh

kotoran (impurities) atau oleh phonon, phonon adalah kuantum energi getaran kerangka

(lattice) kristal bahan. Elektron tersebut akan menimbulkan distorsi terhadap kerangka kristal

sehingga menimbulkan daerah tarikan. Tarikan ini dalam superkonduktor pada suhu rendah

bisa mengalahkan tolakan Coulomb antar elektron, sehingga dengan ukar menukar phonon

dua elektron justru akan membentuk ikatan menjadi pasangan Cooper. Oleh karena keadaan

kuantum mereka semuanya sama, suatu elektron tidak dapat terhambur tanpa mengganggu

pasangannya, padahal pada suhu T < Tc getaran kerangka tidak memiliki cukup energi untuk

mematahkan ikatan pasangan tersebut. Akibatnya mereka tahan terhadap hamburan, jadilah

bahan tersebut superkonduktor.

SUPERKONDUKTOR KERAMIK

Bahan superkonduktor suhu tinggi yang memiliki bahan dasar keramik secara teoritis

belum dapat dijelaskan tuntas. Ia tidak bisa digolongkan ke dalam tipe I maupun II karena

ada beberapa sifatnya yang unik.

Bentuk kristalnya termasuk golongan perovskite, suatu bentuk kristal kubus yang

cukup populer. Rumus umum molekul perovskite adalah ABX3 , dimana A dan B adalah

kaiton logam dan X adalah anion non logam. Banyak bahan elektronis yang memiliki bentuk

perovskite ini, misalnya PbTiO3 dan PbZrO3 yang bersifat piezoelektrik kuat sehingga baik

digunakan untuk pressure-gauge.

Superkonduktor suhu tinggi ini ternyata berupa perovskite yang cacat. Misalnya

YBCO yang ditemukan oleh Chu Chingwu cs. dari Universitas Houston berbentuk 3 kubus

perovskite dengan rumus molekul YBa2Cu3O6,5 , yang menunjukkan defisiensi atom oksigen

sebagai anionnya (mestinya ada 9 atom). Nama lain untuk YBCO ini adalah 1-2-3,

menunjukkan perbandingan cacah atom Y, Ba dan Cu di dalam kristalnya. Atom-atom

tembaganya terletak pada suatu lapisan inilah arus listrik lewat dalam bahan YBCO. Struktur

yang demikian memiliki andil yang besar bagi sifat superkonduktivitas suhu tinggi, terbukti

senyawa barium-kalium-bismuth-oksida buatan AT & T Bell Laboratoies (1988) cuma

memiliki Tc = 30 K, senyawa ini tentu saja tidak memiliki atom tembaga sebagai lapisan

penghantar elektron.



Elektron-elektron juga dalam keadaan berpasangan, hal ini telah dibuktikan dengan

dijumpainya flukson yang merembes di dalamnya. Flukson adalah kuantum fluks magnetik

dalam superkonduktor, besarnya kira-kira 2 x 10-15 weber, dalam perhitungan besarnya ini

bersesuaian dengan kehadiran partikel bermuatan listrik dua kali muatan elektron.

Watak-wataknya yang masih perlu penjelasan teoritis adalah tarikan antar elektron

dalam pasangan Cooper yang ternyata masih cukup kuat walaupun suhu transisinya tinggi.

Padahal suhu yang tinggi menyebabkan bertambahnya cacah phonon, sehingga ikatan

elektron itu seharusnya akan hancur karenanya. dalam kaitan ini peranan kerangka kristal

harus kembali dipertanyakan. Mungkin saja kotoran di dalamnya yang justru mampu

meredam interaksi phonon atau gangguan-gangguan lain termasuk medan magnet yang besar

agar ia tetap stabil sebagai superkonduktor.

Sifat lain yang tidak menguntungkan dari YBCO adalah mudahnya ia melepaskan

oksigen ke lingkungannya, padahal dengan berkurangnya atom oksigen sifat

superkonduktornya akan hilang. Lagi pula ia terlalu rapuh untuk dibentuk menjadi kawat.

Lebih jauh lagi Philip W. Anderson (pemenang hadiah Nobel 1977 bidang Fisika)

mengemukakan peranan besaran spin dalam fenomena superkonduktor suhu tinggi ini,

pernyataan ini telah didukung oleh data percobaan MIT oleh RJ Birgeneau.

Sungguh merupakan sebuah tantangan besar bagi para ahli dari berbagai bidang untuk

memahami lebih jauh fenomena superkonduktor jenis baru ini. Tampaknya bahan ini akan

semakin merajai teknologi pada masa yang akan datang, yaitu abad XXI.

APLIKASI SUPERKONDUKTOR

Aplikasi Superkonduktor dalam kehidupan diantaranya :

a. Kabel Listrik.

Dengan menggunakan bahan superkonduktor, maka energi listrik tidak akan

mengalami disipasi karena hambatan pada bahan superkonduktor bernilai nol. Maka

penggunaan energi listrik akan semakin hemat.



b. Alat Transportasi

Penggunaan superkonduktor dalam bidang transportasi adalah Kereta Listrik super

cepat yang dikenal dengan sebutan Magnetik Levitation (MAGLEV).

superkonduktor

Documents