 |
Membangun Sulut Dengan Iman, Budaya dan IpTek
|
|
|
|
Superkonduktivitas Oksigen
Oleh, Hasanudin Abdurakhman @Diskusi FB Grup GDI
Oksigen itu sehari-hari kita kenal dalam bentuk gas, yang tentu saja
tak mengantarkan arus listrik. Tapi oksigen ternyata bisa pula menjadi
superkonduktor, alias bisa mengantarkan arus listrik tanpa hambatan.
Bagaimana bisa?
Sifat zat-zat yang ada di alam diatur oleh
Hukum Termodinamika yang mengatur hubungan antara suhu (T), tekanan (p)
dan volume (V). Oksigen yang kita kenal
sebagai gas adalah oksigen pada tekanan atmosfer, dan suhu kamar yaitu
sekitar 30 derajat celcius. Dalam keadaan gas atom-atom oksigen
membentuk ikatan sehingga menjadi molekul O2. Dalam keadaan bebas setiap
atom terdiri dari sebuah inti bermuatan positif yang dikelilingi oleh
elektron-elektron. Tapi kita jarang menemukan atom bebas, umumnya
atom-atom membentuk mulekul. Dalam molekul atom-atom saling berikatan,
saling berbagi penggunaan elektron melalui berbagai jenis ikatan.
Bila tekanan gas dinaikkan, atau suhunya diturunkan, ia akan berubah
menjadi zat cair. Itulah yang disebut dengan perubahan fase atau phase
transition. Bila tekanan ditingkatkan maka gas tadi akan menjadi padat.
Pada benda padat jarak antar atom lebih menjadi lebih dekat, sehingga
lebih sedikit elektron yang digunakan untuk membentuk ikatan antar atom.
Pada tekanan yang lebih tinggi akan semakin sedikit elektron yang
dipakai untuk berikatan. Elektron yang tidak berperan dalam ikatan akan
menjadi elektron bebas yang berperan dalam hantaran listrik. Pada
tekanan tinggi oksigen yang tadinya gas dan isolator akan berubah
menjadi konduktor.
Lalu ketika tekanan semakin ditingkatkan
hingga 120 GPa, oksigen akan berubah menjadi superkonduktor. Itulah yang
ditemukan oleh Shimizu dkk dari Osaka University (K. Shimizu, K.
Suhara, M. Ikumo, M. I. Eremets and K. Amaya
Nature 393, 767-769(25
June 1998)). Gambar di atas menunjukkan turun drastisnya resistivitas
oksigen yang menggambarkan fase saat ia berubah menjadi superkonduktor.
Lalu, apa manfaat temuan ini? Apakah oksigen akan dimanfaatkan sebagai
bahan superkonduktor? Sepertinya tidak. Penelitian ini hanya hendak
menunjukkan bahwa pada dasarnya setiap bahan bisa menjadi
superkonduktor.
-
-
Fuad Anwar Sebenarnya
fokus penelitian saya saat ini adalah Teori Ginzburg-Landau tentang
superkonduktor. Tapi jika diberi full paper makalah tsb dan tidak
merepotkan, ya saya terima dengan senang hati, insya Allah bisa menambah
wawasan. Terima kasih Pak.
-
-
Yus Rama Denny Mekanisme
superkonduktor pada gas bukan hanya dimiliki oleh oxygen saja tapi
(betulkan kalau saya salah) juga bisa dilakukan dengan gas hidrogen.
Prinsip dasarnya harus ada coupling electron phonon interaction,
persyaratannya haruslah dalam bentuk padat agar terjadi hopping (dan
dapat dianggap like-metal yang memiliki sifat conductivity yang
berhubungan dengan atomic distance). Mungkn pertanyaan selanjutnya harus
dicek apakah termasuk superkonducktor type I or type II...Dengan
memberikan medan magnetik luar dapat dilihat apakah perubahan
magnetisasinya pada critical magnetic superconductivitynya mudah berubah
maka termasuk kedalam Type I tapi jika tersusun atas 2 critical
magnetic field (dan tersusun atas vortex) maka termasuk type
II...Assumsi saya termasuk type I...
-
Hasanudin Abdurakhman Yg
saya ingat dulu grup riset yg papernya saya kutip ini berniat
menunjukkan bahwa setiap elemen bisa jadi superkonduktor. Cuma saya
nggak tahu gimana lanjutannya. Terakhir saya ingat mrk publish di Nature
ttg superkonduktivitas besi (Fe)
-
Yus Rama Denny Superconductor bukan bidang saya pa Hasanudin..Mungkin ada yang salah dari penjelasan saya mungkin pa Fuad
bisa lebih detail memberi penjelasan...Konsep superconductor
sederhananya material yang superdiamagnetik dan supermetal dimana saat
diberikan akan men generate super current dan men repel sesuai dengan
Second London Equation...Simple element sudah banyak dikembangakan oleh
peneliti akan tetapi Tc nya masih terlalu rendah untuk application
purpose sehingga High Tc superconductor yang terkenal compound dari YBCO
based..Nah kalau sudah mask kewilayah free energy order parameter dari
Ginzburg–Landau equations saya angkat tangan..Mungkin pa fuad lebih
banyak kearah sini (mantaaabs risetnya...)Hahahaahahhah
-
Hasanudin Abdurakhman Apalagi
saya. Persinggungan saya dg riset ini adalah karena saya juga pernah
riset high pressure. Fokus saya lbh ke insulator-metal transition.
-
-
Yus Rama Denny Bisa dijelaskan pa Hasanudin lebih detail tentang high pressure menyambung pertanyaan pa Yudi...Sebab saya kebalikkannya pa..Saya mainnya di Ultra high Vacuum...Mungkin setara dengan 10^-11 Torr..
-
Hasanudin Abdurakhman Struktur
DAC spt pd link yg saya berikan di komentar pertama. Prinsipnya terdiri
dari dua potong diamond yg digunakan utk menjepit sebuah plat metal
gasket, gasket ini dilubangi utk ruang sampel. Bersama sampel dimasukkan
pressure transmitting media berupa oil atau argon cair, tergantung
pengukuran apa yg hendak dilakukan.
-
Hasanudin Abdurakhman Tekanan
di dalam DAC diukur dg memasukkan kristal Ruby yg disinari dg laser
argon. Emisi cahaya dari Ruby yg ditembak dg laser ini bergeser puncak
panjang gelombangnya secara linier dg tekanan luar. Dengan ini tekanan
di dalam DAC bisa diukur.
-
Yus Rama Denny Nah
yang menarik dengan tekanan besar bagaimana cara pengukuran current
density Jc atau resistivity pada bahan superconductor..Sejauh pemahaman
saya (maaf mohon dibetulkan kalau salah) pengukuran menggunakan SQUID
atau PPMS dan dalam keadaan vacuum (walau bukan high vacuum) dan suhu
dalam range Kelvin...Kira2 apa ya alat ukur yang digunakan..hehehe
#penasaran...
-
Hasanudin Abdurakhman Pengukuran
resistivitas tdk pakai SQUID tapi pakai sistem 4 elektrode saja. Dua
elektrode utk mengukur mengalirkan arus, dua lagi utk mengukur tegangan.
Cuma itu empat elektrode dipasang di sampel berdimensi 0.1 mm,
bayangkan sendiri gimana sulitnya. Makanya data tidak bisa disajikan dlm
bentuk resistivitas, tp hanya resistansi relatif thd resistansi di suhu
1 K.
-
-
Hasanudin Abdurakhman Eksperimen
lain menggunakan DAC (dan relatif lebih muda) antara lain optical
absorption, reflection, infrared, Raman scattering, X-ray, dan neutron
scatterring.
-
Hanafi M. Risa jangan-jangan petir terjadi karena kondisi ini......dan jadi ingat teori terbentuknya asam amino pertama kali untuk kehidupan.
-
-
Hanafi M. Risa itu aliran listrik di udara beroksigen juga kan pak? saya hanya menduga-duga , sebab ilmu fisika saya tidak memadai
-
Hasanudin Abdurakhman Ow, bukan. Ini oksigen tidak lagi dalam fase gas, tapi sudah dipadatkan pd tekanan maha tinggi :)
-
Hasanudin Abdurakhman Fase
ini tidak eksis di alam, karena tidak ada tempat di muka bumi ini yg
bertekanan 120 GPa. Ini sistem yg hanya eksis di ruang eksperimen.
-
Yus Rama Denny Untuk sistim DAC memang hanya untuk Low Tc superconductor...Penggunaa
n
DAC kemungkinan untuk melihat keadaan material saat diberi tekanan
tinggi...Mungkin kalau diterapkan bisa masuk ke bidang industri di
pertambangan pa..maksudnya material di bawah bumi yang mendapatkan
perlakuan tekanan tinggi akan bisa di detect properties nya...Atau
mungkin carbon bisa juga dipadatkan pa Hasanudin biar dapat produksi diamond...#menghayal...Mun
gkin juga seperti itu ya pa Hanafi....who knows..haahahahah
-
Hasanudin Abdurakhman Diamond sintetis mmg sudah ada kok pak. Cuma kualitasnya jauh di bawah diamond alami ;)
-
Yus Rama Denny Tema riset yang menarik bagaimana membuat diamond dengan kualitas mendekati yang alami...heheheeheheh#just curious..
-
Hasanudin Abdurakhman Tapi
spt kata pak Yus, salah satu sisi penting riset ini adalah melihat
struktur material di bawah tekanan. Kalau sudah tahu mungkin bisa
direkayasa sesuatu yg disebut "chemical pressure" di mana atom-atom
diatur sedemikian ruma menggunakan electrostatic potential shg bs
diperoleh superkonduktor pd ambient pressure.
-
-
Hasanudin Abdurakhman Dalam sebuah konferensi seorang profesor menulis di salah satu slidenya: Diamond is a junk of coal brought under pressure :d
-
Yus Rama Denny Sebenarnya
diamond dalam structure bisa didapatkan secara alamiah di carbon base
atau bahkan di silicon..Jadi wajar jika coal bisa digunakan untuk
pembuatan diamond dengan menggubah keteraturan yang tinggi per atomnya
(sebab memiliki struktur yang sama)..Mungkin ini sebabnya dipakai high
pressure..hehehe
-
Hasanudin Abdurakhman Tambahan
info. Yg mengembangkan metode riset material di bawah tekanan tinggi,
termasuk yg menciptakan DAC adalah Percy Bridgman, yang dianugerahi
hadiah Nobel Fisika th 1946.
-
Hasanudin Abdurakhman perhatikan
bahwa sifat superkonduktor hanya didapatkan pada tekanan sekitar 120
GPa. Di bawah atau di atas itu tidak terjadi. Pada tekanan yg lebih
tingga mungkin material akan hancur.
Manusia kalau diberi
tekanan secara tepat mungkin juga akan mengeluarkan kemampuan super.
Cuma harus pas tekanannya, jangan terlalu rendah, jangan terlalu tinggi.
-
Fuad Anwar Riset tentang superkonduktor masih terbuka, baik dari segi teori maupun eksperimen.
-
-
-
Asri Yadi sepertinya
saya harus mengasah kemampuan saya di bidang fisika untuk bisa
mengikuti diskusi diatas. padahal dulu sewaktu SMA, guru fisika saya
sngt mengharapkan saya jadi ilmuwan fisika.hehhehhe
-
-
Yus Rama Denny Suhu
kamar superconductor yang diklaim dari link yang diberikan volume
fraction is low maksudnya (betulkan kalau saya salah) hanya sedikit
material yang ditest menunjukkan superconductor properties dan melihat
pembuatannya menggunakan solid state reaction ada kemungkinan impurities
berperan dalam hal ini bukan sifat intrinsik bahan ini (pengalaman saya
sewatu menggunakan solid state reaction), mungkin perlu dikonfimasi
lebih lanjut tentang chemical state dari sampel yang diklaim...Tapi
andaikata memang benar klaim nya akan terjadi perubahan evolusi bidang
teknologi besar2an...
-
Hasanudin Abdurakhman Hadiah
Nobel th 87 diberikan kpd penemu HTCSC yg berhasil membuat
superkonduktor dg Tc di suhu nitrogen cair. Ini sdh revolusi karena suhu
nitrogen cair jauh lbh mudah didapat dibanding helium cair shg terbuka
lebar peluang aplikasi
-
Yus Rama Denny Sampai
saat ini (dari jurnal yang dapat dipercayai) suhu paling tinggi untuk
High Tc superconductor berkisar 100 K dari YBCO compound tapi ini masih
membutuhkan gas nitrogen untuk menurunkan suhu dan untuk diaplikasikan
membutuhkan dana yang besar (dari penggunaan gas) tapi kalau suhu ruang
sudah dapat ditemukan property superconductor akan banyak aplikasi yang
bisa digunakan contohnya akan mampu dibuat kabel dengan loss energy dari
thermal heating cable sebesar 0 (low loss power transmission), device
electronic yang terbaru, atau lebih ekstrim akan mampu membuat mobil
terbang yang difilm2 (lebih efisien meglave train)....Mantaaabs..
|
|
|
|
|
Juni 2011 © LSM Pendidikan Silo (NGO) & LSM Pemberdayaan Teknologi dan Perkotaan (NGO)
Penanggung Jawab :
|
|
|
|
|
|