Superkonduktor

Superkonduktor adalah konduktor yang kehilangan hambatan listriknya, biasanya pada suhu rendah, akan tetapi tidak semua konduktor merupakan superkonduktor. Orang yang menemukan superkonduktor ialah Kamerlingh Onnes. Kamerlingh Onnes adalah seorang fisikawan Belanda lulusan Universitas Groningen, menerima gelar Doktoral atau Ph.D. Pada tahun 1879 setelah belajar bersama Bunsen and Kirchhoff di Heidelberg (1871-1873). Kamerlingh Onnes mengajar di Polytechnic School at Delft (Netherlands) tahun 1880-1882. Pada tahun 1882 Onnes, seorang penduduk asli dari Groningen di sebelah utara kota Belanda. Pada umur 42 tahun Onnes menjadi professor di Leiden (1882-1924).

Onnes yang merupakan temen baik dari Van der Waals, professor fisika dari Amsterdam, memiliki motto untuk terus melakukan untuk mengetahui suatu fenomena. Kala itu tujuan utama dari penelitian Onnes yaitu untuk mengumpulkan bukti eksperimen mengenai teori atom dari suatu materi dan mendukung teori dari Van der Waals yang menjelaskan mengenai transisi dari gas ke liquid untuk sebuah fenomena gas nyata. Terinpirasi dari konsep Van der Waals itu Onnes berkeinginan untuk memproduksi liquid gas. Tujuan Onnes tidak hanya untuk memproduksi liquid gas, tetapi juga untuk memproduksinya dalam jumlah yang tidak sedikit. Kemudian ingin menggunakan itu sebagai pendingin dari material yang ingin dia pelajari.

Untuk mencapai tujuannya, dia mendirikan Laboratorium Kriogenik di Universitas Leiden. Dia menset-up laboratoriumnya itu menyerupai sebuah pabrik industri yang benar-benar aneh untuk saat itu. Metodenya ini digunakan untuk membuat suatu gas itu berubah menjadi cair yang tentu saja menuju ke temperatur rendah. Pada Tahun 1892, setelah 10 tahun penelitiannya, Onnes berhasil memproduksi oksigen cair. Akan tetapi saat itu, Oksigen cair sudah tersedia secara komersial. Oksigen cair ditemukan oleh Linde, yang menggunakan efek Joule-Thomson. Jika sebuah gas diekspansi dari tekanan tinggi melewati sebuah klep ke tempat yang bertekanan rendah, gas tersebut akan mencair karena molekul-molekul melakukan suatu interaksi melawan gaya intermolekul ketika melekul-molekul tersebut bergerak dari tempat satu ke yang ke tempat yang lain, dalam hal ini dari tempat bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah.

Kemudian dalam perjalanan mengenai proses pencairan gas, pada tahun 1896, Dewar berhasil memproduksi hidrogen cair. Dewar juga penemu dari Dewar flask, yang sekarang dikenal dengan thesmos flask untuk menjaga kopi tetap hangat atau limun dingin. Setelah suksek memproduksi hidrogen cair, Dewar mulai mencoba untuk mencairkan helium, sebuah unsur yang ditemukan pada tahun 1869 oleh William Ramsay. Akan tetapi Dewar gagal untuk mencairkan Helium.

Kemudian setelah itu Onnes berhasil mencairkan helium. Onnes juga mendapatkan persediaan gas helium yang cukup dari saudaranya. Dia mendapatkan persediaan antara 1 sampai 2 mililiter gas helium per gram, itu dapat dimurnikan menjadi 360 liter. Akhirnya pada 10 Juli 1908, seperempat abad setelah Onnes mulai mendirikan laboratoriumnya, Helium cair dengan suhu rendah sekitar 4.2 K diproduksi di Leiden. Kemudian setelah itu Onnes mulai mempelajari sifat-sifat listrik dari logam pada suhu rendah. Pada waktu itu telah diketahui bahwa hambatan listrik suatu logam akan menurun seiring dengan menurunnya suhu.

Satu teori yang diajukan Lord Kelvin, yaitu elektron sebuah gas yang didinginkan (suhunya rendah), maka elektron tersebut memiliki energi yang kecil sehingga resistansinya menurun, tetapi pada suhu rendah elektron pada gas tersebut tidak memiliki energi yang cukup untuk menghantarkan arus sehingga akan menjadi isolator. Teori lainnya, diajukan oleh Paul Drude dan kemudian dimodifikasi oleh Hendrik Lorentz, bahwa hambatan listrik disebabkan oleh pergerakan termal antara logam and daya konduksi electron. Jadi pada suhu rendah, hambatan tersebut akan menurun dan sebuah logam akan menjadi perfect konduktor pada suhu mutlak (0°K). Sementara itu beberapa teori memprediksi bahwa hambatan listrik akan menuju ke nol pada suhu yang sangat rendah di atas suhu mutlak (0°K).

Untuk membuktikan teori-teori ini, Onnes melakukan percobaan tentang hal itu, yaitu membuktikan apakah yang terjadi pada hambatan jika berada pada suhu rendah. Untuk itu, Onnes membutuhkan logam yang kadar kemurniannya sangat tinggi karena menurut dia, ketidakmurnian logam akan membuat teori konduktivitas akan menjadi lebih kompleks atau mungkin akan menutupi fenomena sekecil apapun atau fenomena yang mungkin terjadi pada percobaan yang akan ia lakukan, dengan perkataan lain, akan mempengaruhi hasil percobaan yang akan dilakukan.

emudian Onnes memilih Merkuri, yang berwujud cair pada suhu ruang dan menjadi solid pada suhu rendah. Onnes memilih merkuri karena merkuri dapat dengan mudah dimurnikan dengan destilasi. Kemudian Onnes mengontruksi atau mendesain sebuah sistem yang terbuat dari kawat yang tersusun dari solid merkuri. Onnes kemudian mengalirkan arus pada kawat merkuri tersebut dan kemudian mengukur hambatannya, pada saat itu ternyata didapati bahwa ketika suhu merkuri diturunkan hingga 4,2°K, hambatannya menurun tajam secara tiba-tiba menuju ke nol atau hambatannya menghilang sehingga tak dapati diamati atau diukur.

Percobaan Onnes dengan mengalirkan arus pada suatu kumparan dalam suatu rangkaian tertutup dan kemudian mencabut sumber arusnya lalu mengukurnya satu tahun kemudian ternyata arus masih tetap mengalir. Fenomena ini kemudian oleh Onnes diberi nama superkonduktivitas. Atas penemuannya ini, Onnes dianugrahi Nobel Fisika pada tahun 1913 yang dalam Nobel lecture-nya tersebut, Onnes tidak hanya menjelaskan tentang penemuannya, tetapi juga mengajukan dua aplikasi dari penemuaannya. Superkonduktivitas ditemukan oleh Kamerlingh Onnes tahun 1911 telah mengejutkan dia dan juga setiap orang di dunia.

Penelitian tentang superkonduktor tidak berhenti sampai disitu saja, beberapa tahun setelah penemuan superkonduktor para peneliti berusaha mengembangkan konsep mengenai superkonduktor yang saat masih butuh pengembangan. Sejarah mengenai pengembangan superkonduktor dimulai pada tahun 1933, adalah Meissner yang dibantu oleh asistennya Oschsenfeld di physikalish-Technische Reichsanstalt, Berlin. Meissner dan Oschsenfeld menemukan sebuah efek yang tak terduga-duga. Yang mereka temukan ialah superkonduktor dapat menolak medan magnet. Penemuannya sangat penting bagi kemajuan superkonduktor, karena material superkonduktor dapat menurunkan medan magnet luar menjadi nol. Itu dikenal dengan istilah perfect diamagnetism. Diagmanetism ini dapat menjadi indikator superkonduktor.

Created by Ganis Sanhaji (yang sekarang sudah menjadi dosen) & myself