Apa itu superkonduktivitas?
Superkonduktivitas adalah kemampuan beberapa material untuk menghantarkan arus listrik searah (DC) dengan hambatan yang praktis nol. Kemampuan ini menghasilkan efek menarik dan berpotensi berguna. Agar suatu material dapat berperilaku sebagai superkonduktor, diperlukan suhu rendah.
Bagaimana sejarah superkonduktivitas?
Superkonduktivitas pertama kali diamati pada tahun 1911 oleh H. K. Onnes, seorang fisikawan Belanda. Eksperimennya dilakukan dengan merkuri murni pada suhu 4 derajat Kelvin (sekitar -452 derajat Fahrenheit), yaitu suhu helium cair. Sejak saat itu, beberapa zat telah dibuat untuk bertindak sebagai superkonduktor pada suhu yang lebih tinggi, meskipun material ideal yang dapat beroperasi pada suhu kamar masih sulit ditemukan.
Apa perbedaan antara konduktor dan superkonduktor?
Konduktor berfungsi sebagai penghantar elektron yang bergerak dari satu atom ke atom lain saat tegangan diterapkan, menghantarkan listrik dengan hambatan yang kecil atau hampir tidak ada. Kebanyakan logam adalah konduktor yang baik, dengan perak murni sebagai salah satu konduktor terbaik. Sebaliknya, non-logam seperti kayu tidak menghantarkan listrik dan dapat digunakan sebagai isolator untuk mencegah sengatan listrik.
Superkonduktor ditandai dengan tidak adanya hambatan terhadap aliran elektron. Namun, material penghantar harus didinginkan hingga suhu yang sangat rendah (misalnya sekitar -253° C menggunakan nitrogen cair) untuk menghilangkan hambatan. Suhu kritis superdingin ini disebut sebagai suhu transisi dan bervariasi tergantung pada material konduktif yang digunakan.
Bagaimana cara kerja superkonduktivitas?
Ketika elemen dan senyawa konduktif dengan sifat elektromagnetik didinginkan hingga suhu rendah, mereka menunjukkan dua karakteristik penting sebagai superkonduktor: tidak memiliki hambatan listrik dan menghasilkan medan magnet. Dengan demikian, mereka memasuki keadaan superkonduktif.
Sejak penemuan superkonduktivitas, penelitian telah menemukan banyak material yang dapat menjadi superkonduktor. Namun, suhu transisi berbeda untuk setiap material. Tantangan utama adalah mengembangkan material yang dapat menjadi superkonduktor pada suhu yang lebih tinggi dari nol absolut (-273,15° C atau -459,67° F). Banyak material, baik elemen tunggal maupun senyawa, telah menunjukkan superkonduktivitas suhu tinggi. Ini membuat penggunaan superkonduktor lebih mudah dan hemat biaya dalam berbagai aplikasi.
Salah satu contoh populer superkonduktivitas adalah balok atau bola logam yang melayang di atas superkonduktor. Superkonduktor biasanya tidak menyukai medan magnet tetapi akan menghasilkan medan ketika medan magnet lain hadir. Jika muatan magnet pada balok/bola berlawanan dengan superkonduktor, keduanya akan saling tolak-menolak.
Bagaimana superkonduktor digunakan?
Superkonduktor telah digunakan atau diusulkan untuk berbagai aplikasi, termasuk kereta maglev berkecepatan tinggi, peralatan pencitraan resonansi magnetik, chip komputer berkecepatan ultra-tinggi, chip memori digital berkapasitas tinggi, sistem penyimpanan energi alternatif, filter frekuensi radio, amplifier frekuensi radio, detektor cahaya tampak dan inframerah yang sensitif, antena pemancar nirkabel miniatur, sistem untuk mendeteksi kapal selam dan ranjau bawah air, serta giroskop untuk satelit yang mengorbit Bumi. Persimpangan Josephson dan perangkat interferensi kuantum superkonduktor juga memanfaatkan teknologi ini.
Mengapa superkonduktivitas penting?
Seiring dengan semakin banyaknya penemuan tentang superkonduktor, aplikasinya akan terus bertambah baik dalam jumlah maupun kompleksitas. Saat ini, para ilmuwan terus berupaya membuat superkonduktivitas suhu tinggi menjadi lebih praktis. Hal ini akan membantu dalam perancangan material superkonduktor baru untuk aplikasi canggih di bidang energi listrik. Karena biaya pendinginan sangat mahal, superkonduktor suhu tinggi akan lebih menguntungkan secara ekonomi.