Mengapa penemuan superkonduktor pada suhu kamar adalah berita besar – UB Sekarang: berita dan pendapat untuk fakultas dan staf UB
Tanya Jawab
oleh CHARLOTTE HSU
diterbitkan 20 Oktober 2020
Setelah beberapa dekade penelitian, para ilmuwan baru-baru ini mengumumkan penemuan superkonduktor suhu kamar – bahan yang sulit dipahami yang menghantarkan listrik tanpa kehilangan energi pada suhu sehari-hari.
Profesor Kimia Eva Zurek, Sekolah Tinggi Seni dan Sains, berbicara dengan UBSekarang tentang mengapa para peneliti di seluruh dunia merayakan pencapaian luar biasa ini, dan pekerjaan apa yang masih harus dilakukan di bidang yang menakjubkan ini.
Zurek bukan penulis 14 oktober kertas di alam yang mengumumkan pembuatan superkonduktor suhu kamar, senyawa yang terbuat dari karbon, belerang, dan hidrogen yang melakukan superkonduktor pada suhu hingga 58 derajat Fahrenheit. Penelitian ini dipimpin oleh Ranga B. Dias dari University of Rochester. Tetapi Zurek adalah bagian dari tim yang sebelumnya menggunakan perhitungan numerik untuk mengeksplorasi potensi superkonduktivitas dalam sistem karbon, belerang, dan hidrogen.
Zurek, seorang ahli kimia teoretis, menggunakan superkomputer untuk memprediksi struktur dan sifat superkonduktor, superpadat, dan material baru lainnya. Dia juga ahli dalam kimia tekanan tinggi.
Dan dia menunjukkan bahwa meskipun menarik, terobosan terbaru tidak akan mengarah pada kemajuan teknologi langsung, karena hanya bahan superkonduktor yang berada di bawah tekanan besar yang setara dengan yang ditemukan jauh di dalam interior bumi.
Apa itu superkonduktor pada suhu kamar?
Listrik melewati bahan superkonduktor tanpa hambatan. Superkonduktor juga mengusir medan magnet (efek Meissner). Selain itu, superkonduktor dapat mempertahankan arus listrik bahkan ketika tidak ada tegangan yang diberikan. Setiap bahan superkonduktor memiliki suhu kritis yang terkait di bawahnya di mana keadaan superkonduktor dipertahankan. Dan di atas suhu kritis, sifat superkonduktor dihancurkan.
Superkonduktor suhu ruangan akan merevolusi teknologi. Jaringan listrik superkonduktor tidak akan kehilangan daya melalui hambatan, sehingga akan menghasilkan penghematan energi yang sangat besar dibandingkan dengan teknologi yang kita miliki saat ini. Magnet superkonduktor digunakan dalam mesin MRI, akselerator partikel, dan kereta levitasi magnetik.
Sejak kapan para ilmuwan mencari superkonduktor pada suhu kamar?
Camerling Onnes menemukan superkonduktor pertama pada tahun 1911 dengan suhu kritis yang sangat rendah, hanya beberapa derajat di atas nol mutlak. Sejak penemuan ini, para ilmuwan telah memimpikan superkonduktivitas pada suhu kamar. Namun, menaikkan suhu kritis ternyata cukup menantang, dan meskipun banyak perkembangan (dan beberapa Hadiah Nobel) selama bertahun-tahun, bahan yang diketahui perlu didinginkan oleh helium cair atau nitrogen cair hingga baru-baru ini.
Bahan superkonduktor baru berada di bawah tekanan luar biasa, ketika senyawa itu terjepit di antara berlian. Mengapa penelitian yang dipimpin oleh Dr. Dias penting meskipun dengan keterbatasan ini?
Ini adalah bahan pertama yang dapat menunjukkan superkonduktivitas pada suhu kamar (ruangan yang sejuk, tapi tenang). Eksperimen menunjukkan bahwa superkonduktivitas suhu kamar—salah satu cawan suci penelitian material—adalah mungkin. Diharapkan pemahaman komposisi kimia bahan, dan mengapa itu adalah superkonduktor, akan menghasilkan prinsip-prinsip desain yang dapat digunakan untuk merekayasa atau membuat bahan yang memiliki suhu kritis yang sama, tetapi pada tekanan yang lebih rendah.
Berapa probabilitas menemukan superkonduktor yang beroperasi pada suhu kamar dan tekanan “normal”?
Ini akan sangat sulit dan tidak diragukan lagi layak mendapatkan Hadiah Nobel. Dalam 5-10 tahun terakhir, kami telah menjelajahi beberapa prinsip desain untuk pemasangan/desain superkonduktor suhu tinggi (bahan kaya hidrogen di bawah tekanan adalah kuncinya). Langkah selanjutnya adalah menemukan prinsip-prinsip desain untuk mengurangi stres sambil mempertahankan sifat superkonduktivitas yang baik. Saat ini, jalan ke depan tidak sepenuhnya jelas. Namun, memasukkan elemen yang dapat membentuk ikatan kuat (yang tidak akan putus saat tekanan dilepaskan) adalah salah satu kemungkinannya. Karbon akan membentuk ikatan yang begitu kuat. Kemajuan di bidang ini semakin cepat, jadi saya optimis dengan hati-hati.
Pekerjaan apa yang telah dilakukan tim Anda pada superkonduktor suhu kamar?
Kedua kelompok menggunakan metode prediksi struktur kristal bersama dengan perhitungan mekanika kuantum untuk mencoba memprediksi senyawa kimia yang dapat stabil di bawah tekanan dan superkonduktivitas. Kami juga menghitung potensinya dalam superkonduktivitas.
Kami sebenarnya Saya melihat sistem karbon, belerang dan hidrogen sebelumnya, tetapi hasil kami tidak cocok dengan Dias. Ini mungkin karena perhitungan kami tidak memperhitungkan fenomena yang lebih kompleks, seperti perilaku kuantum proton, atau karena kami telah melihat komposisi kimia yang salah. Kami sedang menyelidiki masalah ini, dan berharap perhitungan kami akan menjelaskan pekerjaan Dias dan membantu mengkarakterisasi materi yang dibuat timnya.
“Ninja budaya pop. Penggemar media sosial. Tipikal pemecah masalah. Praktisi kopi. Banyak yang jatuh hati. Penggemar perjalanan.”
