Ilmuwan Menemukan Superkonduktor Suhu Kamar Pertama


Sebuah tim dari fisikawan di New York telah menemukan bahan yang menghantarkan listrik dengan efisiensi sempurna pada suhu kamar — tonggak ilmiah yang telah lama dicari. Senyawa hidrogen, karbon, dan belerang beroperasi sebagai superkonduktor hingga 59 derajat Fahrenheit, tim tersebut melaporkan di Alam. Itu lebih dari 50 derajat lebih tinggi dari rekor superkonduktivitas suhu tinggi sebelumnya, yang dibuat tahun lalu.

Cerita asli dicetak ulang dengan izin dari Majalah Quanta, sebuah publikasi independen editorial dari Simons Foundation yang misinya adalah untuk meningkatkan pemahaman publik tentang sains dengan meliput perkembangan penelitian dan tren dalam matematika serta ilmu fisika dan kehidupan.

“Ini adalah pertama kalinya kami benar-benar dapat mengklaim bahwa superkonduktivitas suhu kamar telah ditemukan,” kata Ion Errea, ahli teori materi terkondensasi di Universitas Negara Basque di Spanyol yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

“Ini jelas sebuah landmark,” kata Chris Pickard, seorang ilmuwan material di Universitas Cambridge. “Itu ruangan yang dingin, mungkin pondok bergaya Victoria Inggris,” katanya tentang suhu 59 derajat.

Namun, sementara para peneliti merayakan pencapaian tersebut, mereka menekankan bahwa senyawa yang baru ditemukan — yang dibuat oleh tim yang dipimpin oleh Ranga Dias dari Universitas Rochester — tidak akan pernah menemukan jalan ke saluran listrik tanpa rugi, kereta berkecepatan tinggi tanpa gesekan, atau teknologi revolusioner apa pun. yang dapat terjadi di mana-mana jika efek kuantum yang rapuh yang mendasari superkonduktivitas dapat dipertahankan dalam kondisi ambien yang sesungguhnya. Itu karena substansi superkonduktor pada suhu kamar hanya saat dihancurkan di antara sepasang berlian dengan tekanan sekitar 75 persen ekstrim seperti yang ditemukan di inti bumi.

“Orang-orang telah berbicara tentang superkonduktivitas suhu kamar selamanya,” kata Pickard. “Mereka mungkin tidak begitu menghargai bahwa ketika kami melakukannya, kami akan melakukannya dengan tekanan yang begitu tinggi.”

Ilmuwan material sekarang menghadapi tantangan untuk menemukan superkonduktor yang beroperasi tidak hanya pada suhu normal tetapi juga di bawah tekanan sehari-hari. Ciri-ciri tertentu dari senyawa baru tersebut meningkatkan harapan bahwa campuran atom yang tepat suatu hari nanti dapat ditemukan.

Hambatan listrik terjadi pada kabel normal ketika elektron yang mengalir bebas menabrak atom yang membentuk logam. Tetapi para peneliti menemukan pada tahun 1911 bahwa pada suhu rendah, elektron dapat menginduksi getaran dalam kisi atom logam, dan getaran tersebut pada gilirannya menarik elektron bersama menjadi pasangan yang dikenal sebagai pasangan Cooper. Aturan kuantum yang berbeda mengatur pasangan ini, yang mengalir bersama dalam kawanan koheren yang melewati kisi logam tanpa hambatan, tidak mengalami hambatan apa pun. Cairan superkonduktor juga mengeluarkan medan magnet — efek yang memungkinkan kendaraan melayang secara magnetis di atas rel superkonduktor.

Namun, ketika suhu superkonduktor meningkat, partikel-partikel bergoyang secara acak, memecah tarian halus elektron.

Para peneliti telah menghabiskan puluhan tahun mencari superkonduktor yang Cooper memasangkan tango cukup kuat untuk menahan panas lingkungan sehari-hari. Pada tahun 1968, Neil Ashcroft, seorang fisikawan solid-state di Cornell University, mengusulkan bahwa kisi atom hidrogen akan berhasil. Ukuran kecil hidrogen memungkinkan elektron mendekati simpul kisi, menambah interaksinya dengan getaran. Ringannya hidrogen juga memungkinkan riak-riak pemandu bergetar lebih cepat, yang selanjutnya memperkuat lem yang mengikat pasangan Cooper.

Tekanan tinggi yang tidak praktis dibutuhkan untuk menekan hidrogen menjadi kisi logam. Namun, pekerjaan Ashcroft meningkatkan harapan bahwa beberapa “hidrida” —sebuah campuran hidrogen dan elemen kedua — dapat menghasilkan superkonduktivitas logam hidrogen pada tekanan yang lebih terjangkau.

Kemajuan terjadi pada tahun 2000-an, ketika simulasi superkomputer memungkinkan para ahli teori memprediksi sifat berbagai hidrida, dan penggunaan luas landasan berlian memungkinkan para eksperimental memeras kandidat yang paling menjanjikan untuk menguji keberanian mereka.

Tiba-tiba, hidrida mulai membuat rekor. Sebuah tim di Jerman menunjukkan pada 2015 bahwa bentuk logam hidrogen sulfida — senyawa tajam yang ditemukan dalam telur busuk — superkonduktor pada suhu −94 derajat Fahrenheit di bawah 1,5 juta kali tekanan atmosfer. Empat tahun kemudian, laboratorium yang sama menggunakan lantanum hidrida untuk mencapai -10 derajat di bawah 1,8 juta atmosfer, bahkan ketika kelompok lain menemukan bukti superkonduktivitas dalam senyawa yang sama pada 8 derajat.

Laboratorium Dias di Rochester kini telah memecahkan rekor tersebut. Dipandu oleh intuisi dan perhitungan kasar, tim tersebut menguji berbagai senyawa hidrogen untuk mencari rasio goldilocks hidrogen. Tambahkan terlalu sedikit hidrogen, dan suatu senyawa tidak akan terkonduksi sekuat hidrogen logam. Tambahkan terlalu banyak, dan sampel akan bertindak terlalu banyak seperti hidrogen metalik, metalisasi hanya pada tekanan yang akan memecahkan landasan berlian Anda. Selama penelitian mereka, tim berhasil membobol banyak pasangan berlian senilai $ 3.000. “Itu masalah terbesar dengan penelitian kami, anggaran berlian,” kata Dias.

Diposting oleh : joker123

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.