Nanoscience

photo credit: Image concept of a cooled superconductor levitating a magnet. ktsdesign/Shutterstock

Mimpi tentang superkonduktor – material yang menghantarkan listrik tanpa hambatan – pada temperatur ruang semakin dekat dengan kenyataan. Secara tradisional, superkonduktor harus didinginkan hingga mendekati absolute zero (-273.15°C) untuk mendapatkan efek tanpa hambatan. Tapi para peneliti pelan-pelan menekan batas ini menuju tempertaur yang lebih tinggi, dan metode terbaru bekerja pada temperatur tertinggi dari yang pernah dicapai: -70°C. Ini masih tertlalu dingin untuk manusia, tapi untuk superkonduktor temperatur ini termasuk tinggi.

Material superkonduktor ini, yang dikembangkan oleh para peneliti dari Institut Kimia Max Planck di Mainz, Jerman, dibuat dari sesuatu yang mungkin akan membuat anda tidak nyaman: Hidrogen sulfida, yang biasanya dikaitkan dengan bau telur busuk. Hidrogen sulfida dihaluskan diatas intan dengan tekanan hingga  1.6 juta kali tekanan atmosfer untuk membuatnya menjadi material superkonduktor.

Dan penelitian ini mungkin berarti permulaan dari “Musim Semi” untuk proses superkonduktor. Faktanya, temperatur dimana material menunjukkan sifat superkonduktor hampir dua puluh derajat lebih tinggi  dari temperatur alami terendah  di bumi yang pernah dicatat: -89.2°C di Antartika. Temperatur terdekat untuk superkonduktor dapat berfungsi adalah -110°C, tapi material baru ini mengalahkannya. Anda dapat melihat hasil yang dipublikasikan di Nature.

Sebuah superkonduktor adalah sebuah material yang kehilangan hambatan listrik saat didinginkan. Ini dikarenakan pergerakan kinetik natural dari atom hangat pada superkonduktor menghalangi aliran elektron dan begitu juga aliran listrik. Namun dengan keaadaan atom dingin, mereka berhenti bergetar, dan elektron bisa denga bebes melaju sepanjang material. Superkonduktifitas merupakan sifat yang diinginkan karena sifat ini mengurangi kehilangan energi listrik yang berubah menjadi panas. Material baru ini bukanlah superkonduktor yang sebenarnya, tapi memiliki sifat superkonduktor.

Sekarang para peneliti mulai membuat kondisi hambatan rendah pada temperatur yang semakin hangat, teknologi ini menjadi mudah diakses untuk bidang yang lebih luas dan komersial. Contoh mudahnya adalah pada komputasi. Komponen komputer dengan hambatan rendah akan membuat komputer lebih cepat, dan tentu saja lebih powerful. Sangat tidak dimungkinkan untuk mempertimbangkan menggunakan komputer yang didinginkan hingga absolute zero, tapi pada temperatur -70°C sepertinya tidak terlalu mustahil. Meskipun kita mungkin harus menunggu untuk mendapat superkonduktor yang dapat beroprasi pada temperatur lebih tinggi sebelum bisa dipasang pada laptop.

Christoph Heil, dari Universitas Teknologi Graz di Australia, yang bukan bagian dari peneliti, percaya bahwa tekanan yang sangat tinggi “mengunci” atom yang bergetar pada tempatnya. Ini mungkin yang mengakibatkan material tersebut mempunyai sifat yang mirip dengan superkonduktor temperatur rendah menski ada pada temperatur tinggi.

Teori lain yang dapat menjelaskan hambatan rendah pada material melibatkan hal yang disebut “Cooper pairs“, yang terbentuk ketika superkonduktor didinginkan. Ini merupakan kondisi dimana material memasangkan elektronnya dalam bentuk ikatan jarak jauh. Hasilnya adalah elektron dapat mengalir melalui material tanpa hambatan. Atom hidrogen dalam material ini menyediakan tempat untuk membentuk Cooper pairs yang kuat pada temperatur tertinggi yang pernah dicapai.

Memang penelitian lebih lanjut dibutuhkan untuk membuktikan penemuan ini. Tapi untuk sementara waktu, hasil ini menaikkan banyak minat pada komunitas sains. Langkah selanjutnya adalah mengulang hasilnya, atau menjelajahi senyawa superkonduktor temperatur tinggi lainnya seperti hidrogen yang dicampur dengan paltinum, potasium, atau selenium.

^{Superkonduktor terkenal sifatnya yang sangat menarik yang disebut Meissner effect, seperti yang terlihat di atas. Ini terjadi ketika superkonduktor diletakkan dalam medan magnet eksternal. Anehnya, tidak ada medan magnet di dalam superkonduktor dan hal aneh terjadi: materialnya melayang. (ifls)}