Penggunaan Kepingan Boron 2-D Sebagai Superkonduktor

Rice University telah menetapkan bahwa bahan 2-D boron adalah superkonduktor yang dapat bekerja efisien sehingga hampir bisa dikatakan tidak ada energi yang terbuang dalam bentuk panas. Boron 2-Dimensi memang memiliki potensi kemampuan ini secara alami. Bahkan kepingan boron 2-Dimensi juga tetap dapat menghantarkan listrik tanpa kehilangan resistivitasnya pada suhu yang sangat dingin.

Adalah Boris Yakobson seorang fisikawan dari Rice University, bersama dengan teman-temannya telah mempublikasikan perhitungan yang mampu menunjukkan kepingan boron adalah logam yang dapat menghantarkan elektron tanpa adanya tahanan. Kini pembuktian kepingan boron yang dapat menghantarkan listrik telah muncul di jurnal American Chemical Society Nano Letters.

 photo E9646F0A-FC10-4ADD-894B-D082499736E2.jpg

Masalah yang paling sering dihadapi oleh penelitian mengenai superkonduktor adalah kebanyakan bahan superkonduktor akan kehilangan resistivitasnya ketika kondisi lingkungan bersuhu sangat dingin. Suhu sangat dingin yang dimaksudkan adalah pada kisaran antara 10 sampai 20 Kelvin, dimana suhu ini kira-kira setara dengan minus 4300 F. Masalah itu akan menjadi semakin parah jika sirkuit superkonduktor yang dibuat ukurannya sangat kecil. Bisa jadi sirkuit tersebut sudah kehilangan resistivitas sepenuhnya.

image

“Fenomena mendasar tentang superkonduktivitas terhadap kepingan boron 2-Dimensi sudah diketahui lebih dari 100 tahun, tetapi belum ada pembuktian sampai ke skala atom,” kata Evgeni Penev yang merupakan seorang peneliti di tim Yakobson. “Hal tersebut sebenarnya sudah sangat terkenal memiliki potensi superkonduktor dengan berat yang sangat ringan, karena memiliki massa atom yang kecil. Jika ternyata kepingan boron 2-Dimensi tersebut termasuk ke dalam golongan logam juga, berarti boron tersebut pada suhu yang rendah, elektron akan dapat berpasangan dan berputar. Dengan menggunakan dimensi yang semakin rendah tentu akan sangat membantu penelitian. Selain itu, jika boron dapat dijadikan kepingan logam 2-Dimensi, berarti boron termasuk ke dalam jenis logam yang sangat langka. Hal itu semakin membuat kami bersemangat untuk melakukan penelitian ini lebih lanjut.”

Pada logam 2-Dimensi, elektron-elektron dengan momentum yang berlawanan akan secara efektif berputar berpasangan, kedua elektron dengan momentum yang berbeda akan saling menarik satu sama lain. Bahkan dalam suhu yang rendah elektron-elektron dengan momentum yang berbeda itu akan tetap saling tarik-menarik dan berputar dengan bantuan getaran lattice, yang disebut “fonon”. Getaran lattice yang memancing perputaran elektron tersebut memberikan boron sifat superkonduktor.

Penev menambahkan, ”Superkonduktivitas menjadi sebuah manifestasi yang menggambarkan fungsi gelombang makroskopik pada keseluruhan sampel. Ini adalah fenomena yang menakjubkan.”

Teori yang ditemukan di Rice University ini bisa membuktikan bahwa membuat bahan superkonduktivitas 2-Dimensi tidak sepenuhnya disebabkan oleh kebetulan sperti yang disebutkan dalam percobaan laboratorium di Amerika dan Cina. Ini kenyataan bahwa pembuatan bahan superkonduktivitas dapat dibuat dengan cara yang tepat dan tidak hanya karena suatu keberuntungan.
Menurut Yakobson, Penev, dan Alex Kutana, boron 2-Dimensi ini sekarang sudah diproduksi dan mereka berpendapat bahwa ini adalah hal yang baik. Mereka merasa bangga, karena penelitian yang telah dilakukan selama bertahun – tahum, kini sudah bisa dimanfaatkan.

Berdasarkan penelitian tersebut, atom boron dapat diatur membentuk banyak pola ketika dalam bentuk 2-Dimensi. Bahkan karakter lain yang diprediksi oleh Yakobson dan timnya dimiliki oleh boron juga kini telah membuahkan hasil. Pola-pola ini dikenal sebagai polimorf, sehingga memungkinkan para peneliti untuk menyempurnakan sifat konduktivitas bahan dengan memilih pengaturan yang selektif seperti mengaturnya membentuk lubang heksagonal.

Dia juga mencatatkan bahwa kualitas superkonduktivitas boron sudah ditemukan lebih dari satu dekade lalu. Pada masa itu, digunakan magnesiumdiborite sebagai superkondutor elektron fonon pada suhu tinggi. Orang-orang sebenarnya sudah menyadari bahwa sifat superkonduktivitas berasal dari lapisan boron. Sedangkan magnesium digunakan sebagai bahan pemacu untuk mempercepat elektron tumpah ke lapisan boron. Dalam kasus penelitian terbaru ini, kita tidak membutuhkan magnesium.

Penev juga menyarankan untuk mengisolasi kepingan boron 2-Dimensi di antara lapisan inert boron nitrida heksagonal untuk membantu menstabilkan sifat superkonduktor alaminya. Namun perlu adanya penelitian lebih lanjut jika kepingan boron 2-Dimensi ini akan dibuat menjadi bahan superkomputer, karena belum diketahui efeknya jika tidak ada bahan yang mampu memblokir aliran listrik setiap saat.

Penelitian ini pertama kali dilakukan oleh tim Yakobson mengenai topik superkonduktivitas, dan Penev turut berperan sebagai penulis jurnal mengenai penelitian ini. Penev mengatakan bahwa ia telah memulai mengumpulkan informasi mengenai superkonduktivitas sejak tahun 1993. Namun itu hanyalah sebagai hobi saja dan tidak melakukan apapun dengan topik ini selama 10 tahun sampai kini akhirnya informasi itu bisa juga digunakan.

Credit:
News Rice Edu, Eureka Alert, Science Daily

Post Author: Novia Fitriana

Science is my passion...

Leave a Reply