Efek Meissner

Efek meissner adalah fenomena yang sejauh ini, hanya berlaku di superkonduktor dimana eksternal medan magnet itu hanya dapat menembus superkonduktor untuk jarak yang sangat pendek, tidak seperti konduktor-konduktor yang biasa. Jarak ini, dinamakan London Penetration Depth, mempunyai inisial lambda (λ) dan untuk kebanyakan superkonduktor, jarak ini berukur sekitar 100 nm. Dari penjelasan diatas, kita bisa mengambil kesimpulan bahwa semakin dalam eksternal medan magnet mencoba untuk “menembus” superkonduktor, kekuatan medan magnet tersebut akan berkurang secara eksponensial. Jadi, apakah bukti bahwa Meissner Effect ini benar-benar ada? Salah satunya adalah, kita bisa menaruh magnet diatas superkonduktor dan magnet itu akan melayang (kalau magnet itu tidak melayang, itu menunjukkan bahwa medan dari magnet tersebut menembus superkonduktor). Tentu saja kalau magnet itu terlalu berat, gaya gravitasi dari magnet tersebut akan lebih besar dan magnet itu tidak melayang.

Tetapi, fenomena ini tidak akan terjadi kalau medan magnet disekitar superkonduktor itu terlalu besar dan superkonduktor ini akan menjadi konduktor biasa. Karena ini, superkonduktor bisa dibedakan menjadi dua kategori. Katergori pertama, medan magnet akan dapat menembus superkonduktor jika eksternal medan magnet ini mencapai nilai tertentu yang dinamakan, critical field. Bukan hanya itu, superkonduktor ini akan mempunyai hambatan setelah ini. Tetapi, untuk superkonduktor dari kategori kedua, yang biasanya merupakan material-material kompleks seperti Vanadium, Niobium ataupun Technetium, mereka mempunyai dua critical field. Setelah kekuatan eksternal medan magnet telah mencapai critical field yang pertama, medan magnet akan dapat menembus superkonduktor itu meskipun superkonduktor itu tidak mempunyai hambatan sama sekali. Setelah medan magnet ini mencapai critical field yang kedua, barulah superkonduktor ini mempunyai hambatan.

Superkonduktor supertipis yang dibuat dari logam timbal dengan ukuran ketebalan hanya dua lapis atom Pb telah diciptakan dan dikembangkan oleh Fisikawan di Universitas Texas, Austin USA. Dr. Ken Shih dan koleganya melaporkan sifat-sifat superkonduktornya pada Science Superkondukor adalah unsur atau paduan logam dimana bila didinginkan mendekati titik nol absolute (0 0K), maka akan kehilangan nilai hambatan listriknya sehingga superkonduktor dapat menghantarkan arus listrik tanpa kehilangan energi dalam bentuk apapun (meskipun dalam setiap eksperimen hal ini sulit terjadi). Bukan berarti superkonduktot tidak memiliki hambatan sama sekali melainkan nilai hambatannya dapat diabaikan.

Superkonduktor sangat unik dikarenakan superkonduktor dapat menyimpan arus listrik dalam jarak waktu tertentu meskipun tidak ada sumber listrik yang terhubungan dengannya. Selain itu superkonduktor telah banyak diaplikasikan seperti pada mesin MRI, peralatan akselerator partikel, peralatan penelitian bidang quantum, dan berbagai macam aplikasi yang lain.

TEORI SUPERKONDUKTOR

Suatu bahan dapat dibedakan berdasarkan sifat konduktivitas elektrik atau resistivitasnya. Ada 4 kelompok bahan berdasarkan sifat tersebut, yaitu; Isolator (bahan yang nilai resistivitasnya besar), konduktor (bahan yang nilai resistivitasnya kecil), semikonduktor (bahan yang nilai resistivitasnya ada diantara sifat 2 bahan tersebut), dan superkonduktor (bahan yang nilai resistivitasnya nol).

a. Sifat Superkonduktor

Superkonduktor pertama kali ditemukan oleh H. Kamerlingh Onnes di Universitas Leiden Belanda pada tahun 1911. Suatu bahan dikatakan Superkonduktor apabila mempunyai sifat-sifat berikut:

- Tanpa resistivitas (hambatan nol) untuk semua suhu dibawah suhu kritis.

- Medan magnetik di dalam bahan superkonduktor sama dengan nol.

Superkonduktivitas suatu bahan akan lenyap bila temperatur bahan lebih tinggi dari suhu kritis, bila bahan berada pada medan magnet yang cukup kuat atau mengalirkan arus dengan kerapatan tinggi. Kekuatan medan magnet kritis (Hc), Rapat arus kritis (Jc), dan Suhu kritis (Tc), merupakan variabel yang paling bergantung satu sama lainnya. Apabila bahan superkonduktor diberi medan magnet luar yang diperbesar, maka pada suatu nilai medan magnet tertentu, sifat superkonduktor tersebut akan hilang. Nilai atau besar medan magnet pada suatu bahan kehilangan sifat superkonduktornya disebut medan magnet kritis (Hc).

b. Metode Sintesis Superkonduktor

Superkonduktor sistem Bismuth terdiri atas tiga fase Tc-rendah 2201 (30K), fase Tc-rendah 2212 (80K), dan fase Tc-tinggi 2223 (110K). Sintesis fase tunggal atau kristal tunggal superkonduktor sistem bismuth, khususnya fase suhu tinggi (fase 2223) yang mempunyai suhu kritis sekitar 110K dalam mendapatkan kualitas semurni mungkin masih sangat susah. Hal ini disebabkan jangkauan suhu pembentukan superkonduktor fase 2223 sangat pendek, yaitu berkisar antara 8350 C sampai 8570 C.

Beberapa upaya yang telah dilakukan untuk memperoleh fase tunggal atau kristal tunggal superkonduktor fase 2223, seperti penggunaan doping Pb dan doping Sb, penggunaan fluks (Bi2O3, KCl, dan NaCl). Disamping itu juga dilakukan dengan mengubah beberapa parameter pemrosesan seperti variasi komposisi awal. Namun semua penelitian tersebut belum mampu menghasilkan sampel sesuai dengan yang diharapkan.

Ba0.15 CuO4 ......LBCO .........12K

Yba2Cu3O7 ..............YBCO/YBC-123..90K

Bi 2Sr 2CuOx ...........BSCO-2201.....30K

Bi 2Sr 2CaCu2Ox ........BSCO-2212.....80K

Bi 2Sr 2Ca 2Cu3Ox ......BSCO-2223....110K

Tl 2Ba2Ca 2Cu3O10 ......TBCO.........120K

Tabel. Beberapa Jenis Superkonduktor Suhu Tinggi

c. Aplikasi Superkonduktor

Dewasa ini superkonduktor menjadi topik yang semakin hangat dikaji di kalangan para ilmuwan mengingat pentingnya keberadaan superkonduktor untuk masa sekarang dan masa yang akan datang. Aplikasi dan komersialisasi superkonduktordapat terwujud apabila bahan tersebut dapat beroperasi pada suhu ruang. Masalah yang dihadapi peneliti saat ini adalah membuat suhu kritis mendekati suhu ruang. Bila impian tersebut terwujud maka apalikasi seperti yang dibayangkan selama ini akan terealisir, seperti dalam teknologi film tipis, generator daya tinggi, kabel transmisi, Magnetic Levitation (MAGLEV) dan sebagainya.

Superkonduktivias adalah sebuah fenomena yang terjadi dalam beberapa material pada suhu rendah, dicirikan dengan ketiadaan hambatan listrik dan "dampin" dari medan magnetik interior (efek Meissner). Superkonduktivitas adalah sebu.ah fenomena mekanika-kuantum yang berbeda dari konduktivitas sempurna

Dalam superkonduktor konvensional, superkonduktivitas disebabkan oleh sebuah gaya tarik antara elektron konduksi tertentu yang meningkat dari pertukaran phonon, yang menyebabkan elektron konduksi memperlihatkan fase superfluid terdiri dari pasangan elektron yang berhubungan. Ada juga sebuah kelas material, dikenal sebagai superkonduktor tidak konvensional, yang memperlihatkan superkonduktivitas tetapi yang ciri fisiknya berlawanan dengan teori superkonduktor konvensional. Apa yang disebut superkonduktor suhu-tinggi superkonduk pada suhu yang jauh lebih tinggi dari yang dimungkinkan menurut teori konvensional (meskipun masih jauh di bawah suhu ruangan.) Sekarang ini tidak ada teori lengkap tentang superkonduktivitas suhu-tinggi.

Superkonduktivitas terjadi di berbagai macam material, termasuk unsur sederhana seperti "tin" dan aluminum, beberapa logam alloy, beberapa semikonduktor di-dop-berat, dan beberapa "compound" keramik berisi bidang atom tembaga dan oksigen. Kelas compound yang terkahir, dikenal sebagai kuprat, adalah superkonduktor suhu-tinggi.

Superkonduktivitas tidak terjadi dalam logam mulia seperti emas dan perak, atau di banyak logam ferromagnetik, meskipun ada beberapa material menampilkan baik superkonduktivitas dan ferromagnetisme telah ditemukan tahun-tahun belakangan ini.

Terimakasih atas kunjungannya, semoga berkenan Untuk Iklandan Donasinya ke Link ini