SUHU KRITIK
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 1
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 10-25
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 (a ) 4,2 1911
Timbal Pb 7,2 1913
Niobium nitrida 16,0 1960-an
Niobium-3-timah 18,1 1960-an
Al0,8Ge0,2Nb3 20,7 1960-an
Niobium germanium 23,2 1973
Lanthanum barium
tembaga oksida 28 1985
Yttrium barium tembaga
oksida (1-2-3 atau YBCO) 93 1987
Thalium barium kalsium
tembaga oksida 125 1987
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.
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.
disini
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 1
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 10-25
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 (a ) 4,2 1911
Timbal Pb 7,2 1913
Niobium nitrida 16,0 1960-an
Niobium-3-timah 18,1 1960-an
Al0,8Ge0,2Nb3 20,7 1960-an
Niobium germanium 23,2 1973
Lanthanum barium
tembaga oksida 28 1985
Yttrium barium tembaga
oksida (1-2-3 atau YBCO) 93 1987
Thalium barium kalsium
tembaga oksida 125 1987
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.
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.
disini
Komentar
Posting Komentar