Pertanyaan dan jawaban
Oleh CHARLOTTE HSU
Diposting 20 oktober 2020
Setelah beberapa dekade berburu, para ilmuwan baru-baru ini mengumumkan penemuan superkonduktor suhu kamar, bahan yang sulit dipahami yang membawa listrik tanpa kehilangan energi pada suhu harian.
Eva Zurek, profesor kimia di College of Arts and Sciences, mengatakan kepada UBNow mengapa para peneliti di seluruh dunia merayakan tonggak sejarah yang luar biasa ini dan pekerjaan apa yang masih harus dilakukan di bidang yang menarik ini.
Zurek bukan penulis 14 Oktober artikel di Nature yang mengumumkan penciptaan superkonduktor suhu kamar, senyawa yang terbuat dari karbon, belerang dan hidrogen yang superkonduktor pada suhu hingga 58 derajat Fahrenheit. Penelitian ini dipimpin oleh Ranga P. Dias di University of Rochester. Tapi Zurek adalah bagian dari tim yang sebelumnya menggunakan perhitungan numerik untuk mengeksplorasi potensi superkonduktivitas dalam sistem karbon-sulfur-hidrogen.
Seorang ahli kimia teoretis, Zurek menggunakan superkomputer untuk memprediksi struktur dan sifat superkonduktor, material superhard, dan material baru lainnya. Dia juga ahli dalam kimia tekanan tinggi.
Dia mencatat bahwa meskipun menarik, terobosan baru-baru ini tidak akan mengarah pada kemajuan teknologi langsung, karena material superkonduktor hanya di bawah tekanan besar yang setara dengan yang ditemukan jauh di dalam 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 tegangan tidak diberikan. Setiap bahan superkonduktor memiliki suhu kritis terkait di mana keadaan superkonduktor dipertahankan. Di atas suhu kritis, sifat superkonduktor dihancurkan.
Sebuah superkonduktor pada suhu kamar akan merevolusi teknologi. Jaringan listrik superkonduktor tidak akan kehilangan energi melalui hambatan, menghasilkan penghematan energi yang signifikan dibandingkan dengan teknologi yang kita miliki saat ini. Magnet superkonduktor digunakan dalam mesin MRI, akselerator partikel, dan kereta levitasi magnetik.
Berapa lama para ilmuwan telah mencari superkonduktor suhu kamar?
Superkonduktor pertama yang ditemukan pada tahun 1911 oleh Kamerlingh Onnes memiliki suhu kritis yang sangat rendah, hanya beberapa derajat di atas nol mutlak. Sejak penemuan ini, para ilmuwan memimpikan superkonduktivitas pada suhu kamar. Namun, menaikkan suhu kritis telah terbukti sangat sulit, dan meskipun banyak kemajuan (dan beberapa Hadiah Nobel) selama bertahun-tahun, bahan yang diketahui seharusnya didinginkan oleh helium cair atau nitrogen cair sampai saat ini.
Bahan baru ini superkonduktor di bawah tekanan besar, ketika senyawa itu terjepit di antara berlian. Mengapa penelitian yang dilakukan oleh Dr. Dias penting, meskipun dengan keterbatasan ini?
Ini adalah bahan pertama yang dapat menunjukkan superkonduktivitas pada suhu kamar (ruangan yang dingin, tapi tenang). Pengalaman menunjukkan bahwa superkonduktivitas suhu kamar – salah satu cawan suci penelitian material – adalah mungkin. Memahami struktur kimia material dan mengapa superkonduktor diharapkan akan menghasilkan prinsip desain yang dapat digunakan untuk mendesain atau mensintesis material dengan suhu kritis yang sama, tetapi pada tekanan yang lebih rendah.
Berapa probabilitas suatu hari menemukan superkonduktor yang beroperasi pada suhu kamar dan tekanan “normal”?
Ini akan sangat sulit untuk dilakukan dan pasti pantas mendapatkan Hadiah Nobel. Selama lima hingga sepuluh tahun terakhir, kami telah menemukan beberapa prinsip desain untuk sintesis / desain superkonduktor suhu tinggi (bahan yang kaya akan hidrogen bertekanan sangat penting). Langkah selanjutnya adalah menemukan prinsip desain untuk menurunkan tekanan sambil mempertahankan sifat superkonduktor yang baik. Saat ini, jalan ke depan tidak sepenuhnya jelas. Namun, pengenalan unsur-unsur yang dapat membentuk ikatan kuat (yang tidak akan putus ketika tekanan dilepaskan) adalah suatu kemungkinan. 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?
Kelompok saya menggunakan metode prediksi struktur kristal yang digabungkan dengan perhitungan mekanika kuantum untuk mencoba memprediksi senyawa kimia yang bisa stabil terhadap tekanan dan superkonduktor. Kami juga menghitung potensi superkonduktivitas mereka.
Kami sebenarnya memeriksa sistem karbon-sulfur-hidrogen sebelumnya, tetapi hasil kami tidak cocok dengan Dias. Ini bisa jadi karena perhitungan kami tidak memperhitungkan fenomena yang lebih kompleks, seperti perilaku kuantum proton, atau karena kami melihat komposisi kimia yang salah. Kami melihat masalah ini dan berharap perhitungan kami dapat menjelaskan pekerjaan Dias dan membantu mengkarakterisasi materi yang dibuat oleh timnya.
Pemecah masalah. Penulis. Pembaca lepas. Gamer setia. Penggemar makanan jahat. Penjelajah. Pecandu media sosial yang tidak menyesal.”
