Para ilmuwan memecahkan rekor 30 tahun mencapai superkonduksi pada -190 derajat Fahrenheit
Selama lebih dari 30 tahun, ada satu angka yang menjadi penghalang dalam penelitian superkonduktivitas: 133 kelvin, atau sekitar minus 220 derajat Fahrenheit. Tidak ada material yang berhasil menjadi superkonduktor pada suhu lebih tinggi namun tetap berada di bawah tekanan biasa, meskipun telah dilakukan upaya selama puluhan tahun. Para peneliti dari Universitas Houston dan Argonne National Laboratory (ANL) kini telah memecahkan rekor puluhan tahun ini. Dengan memberikan tekanan ekstrim pada superkonduktor tembaga-oksida dan kemudian melepaskannya dengan cepat, mereka mencapai superkonduktivitas pada 151 kelvin (minus 190 derajat Fahrenheit) di bawah tekanan biasa. Rekor ini penting karena superkonduktor dapat menggerakkan listrik tanpa hambatan, berpotensi menghilangkan kehilangan energi di jaringan listrik dan memungkinkan magnet, teknologi kuantum, dan sistem fusi yang lebih kuat. Namun, sebagian besar superkonduktor hanya bekerja pada suhu yang sangat dingin, sedangkan beberapa superkonduktor yang mendekati suhu ruangan memerlukan tekanan yang sangat besar sehingga tidak praktis di luar laboratorium. Hasil baru ini menunjukkan bahwa tekanan mungkin tidak harus tetap menjadi bagian dari persamaan. Dengan menjebak superkonduktor dalam kondisi tekanan yang berubah, para peneliti mempertahankan peningkatan suhu yang biasanya hilang saat tekanan berhenti. Begini cara mereka melakukannya: Mendorong superkonduktivitas melampaui batas 30 tahun Tim bekerja dengan superkonduktor tembaga-oksida yang disebut Hg-1223, bahan yang sama yang memegang rekor tekanan lingkungan sejak awal tahun 1990an. “Untuk menetapkan Tc tertinggi pada tekanan ambien melalui PQP, kami telah memilih Hg1223 yang stabil secara kimia karena ia memiliki Tc tertinggi saat ini sebesar 133 K pada tekanan ambien dan, menunjukkan efek tekanan positif yang besar pada Tc-nya, yaitu 164 K di bawah tekanan,” catat para peneliti. Para peneliti memeras sampel kecil di dalam sel landasan berlian hingga hampir 30 gigapascal, kira-kira 300 kali tekanan yang ditemukan di dasar laut. Dalam kondisi ini, suhu superkonduktor material meningkat secara signifikan. Langkah kuncinya terjadi setelah kompresi. Alih-alih mengembalikan material ke kondisi normal secara perlahan, para peneliti dengan cepat melepaskan tekanan sambil menjaga sampel tetap dingin. Proses pendinginan tekanan ini menjebak material dalam keadaan metastabil, mencegah struktur atomnya kembali normal sepenuhnya. Hasilnya, sampel tersebut mempertahankan superkonduktivitasnya pada 151 kelvin bahkan setelah tekanan dihilangkan sepenuhnya, melampaui rekor sebelumnya sebesar 18 kelvin. Sinar-X mengungkapkan mengapa perbaikan tersebut bertahan. Memecahkan rekor hanyalah setengah dari tantangan. Para peneliti juga ingin memahami mengapa material tersebut mempertahankan sifat-sifatnya yang lebih baik setelah dekompresi. Untuk menyelidikinya, tim menggunakan Sumber Foton Tingkat Lanjut di Laboratorium Nasional Argonne. Sinar X-ray yang sangat terfokus memungkinkan mereka memeriksa perubahan struktural halus di dalam material selama proses pendinginan tekanan. Pengukuran menunjukkan bahwa pelepasan tekanan yang cepat meninggalkan banyak cacat mikroskopis pada struktur kristal. Biasanya, cacat seperti itu dianggap sebagai ketidaksempurnaan, tetapi dalam kasus ini, cacat tersebut tampaknya membantu menstabilkan keadaan superkonduktor. Temuan ini menunjukkan bahwa material tersebut mempertahankan memori struktural dari lingkungan bertekanan tinggi. Alih-alih sepenuhnya kembali ke bentuk aslinya, ia mempertahankan pengaturan yang diinduksi tekanan untuk mempertahankan superkonduktivitas pada suhu yang lebih tinggi. Saatnya untuk menguji trik tekanan-dan-pelepasan lebih lanjut. Rekor baru ini tidak menghilangkan kebutuhan akan pendinginan, dan material masih beroperasi jauh di bawah suhu kamar. Namun, penelitian ini menunjukkan bahwa superkonduktivitas dengan peningkatan tekanan dapat bertahan setelah tekanan dihilangkan, sebuah hasil yang telah lama dicari oleh banyak peneliti. Tidak seperti superkonduktor yang memerlukan tekanan ekstrem yang konstan, material baru ini kini dapat diperiksa dalam kondisi laboratorium biasa. Hal ini dapat memudahkan peneliti untuk menyelidiki mekanisme di balik perilakunya dan mengeksplorasi potensi penerapannya. “Dengan bahan ini yang masih bersifat superkonduktor pada tekanan normal, para ilmuwan dapat mempelajarinya dengan instrumen yang tersedia secara luas dan mulai mengembangkan teknologi yang dapat digunakan dalam kondisi sehari-hari,” kata Hua Zhou, salah satu peneliti dan fisikawan di ANL. Langkah selanjutnya adalah menentukan apakah strategi yang sama dapat diterapkan pada superkonduktor lain, termasuk material yang mencapai suhu transisi lebih tinggi di bawah tekanan. Jika berhasil, pendekatan ini dapat memberikan jalan praktis menuju superkonduktor yang beroperasi dalam kondisi yang semakin biasa. Studi ini dipublikasikan di jurnal PNAS.
Diterbitkan : 2026-06-27 18:25:00
sumber : interestingengineering.com
