Superkonduktivitas
adalah properti yang ditampilkan oleh bahan tertentu pada suhu yang sangat rendah.
Bahan yang ditemukan memiliki sifat ini termasuk logam dan paduannya
(timah, aluminium, dan lain-lain), beberapa semikonduktor, dan keramik tertentu
dikenal sebagai cuprates yang mengandung atom tembaga dan oksigen. A
superkonduktor menghantarkan listrik tanpa hambatan, yang unik
Properti. Itu juga menolak medan magnet dengan sempurna dalam sebuah fenomena
dikenal sebagai efek Meissner, kehilangan medan magnet internal apa pun itu
mungkin telah sebelum didinginkan ke suhu kritis. Karena
dari efek ini, beberapa dapat dibuat melayang tanpa henti di atas yang kuat
Medan gaya.
Untuk
sebagian besar bahan superkonduktor, suhu kritis di bawah sekitar
30 K (sekitar -406°F atau -243°C). Beberapa bahan, disebut
superkonduktor suhu tinggi, buat transisi fase ke ini
keadaan pada suhu kritis yang jauh lebih tinggi, biasanya lebih tinggi dari 70 K
(sekitar -334°F atau -203°C) dan terkadang setinggi 138 K
(sekitar -211°F atau -135°C). Bahan-bahan ini hampir
selalu keramik cuprate-perovskite. Tampilannya sedikit berbeda
properti daripada superkonduktor lain, dan cara transisi mereka memiliki
masih belum sepenuhnya dijelaskan. Terkadang mereka disebut Tipe II
superkonduktor untuk membedakannya dari Tipe yang lebih konvensional
I.
The
teori konvensional, superkonduktor suhu rendah, bagaimanapun, adalah
dimengerti. Dalam konduktor, elektron mengalir melalui ion
kisi atom, melepaskan sebagian energinya ke dalam kisi dan
memanaskan bahan. Aliran ini disebut listrik. Karena
elektron terus menabrak kisi, beberapa dari mereka
energi hilang dan arus listrik berkurang intensitasnya karena
berjalan di seluruh konduktor. Demikianlah apa yang dimaksud dengan listrik
resistensi dalam konduksi.
In
superkonduktor, elektron yang mengalir mengikat satu sama lain dalam
pengaturan yang disebut pasangan Cooper, yang harus menerima kejutan besar
energi untuk dipecah. Elektron dalam pasangan Cooper menunjukkan
sifat superfluida, mengalir tanpa henti tanpa hambatan. Itu
sangat dingin berarti atom anggotanya tidak bergetar hebat
cukup untuk memisahkan pasangan Cooper. Akibatnya, pasangan tetap
terikat tanpa batas satu sama lain selama suhu tetap di bawah
nilai kritis.
Elektron
dalam pasangan Cooper menarik satu sama lain melalui pertukaran fonon,
unit getaran terkuantisasi, dalam kisi bergetar
bahan. Elektron tidak dapat terikat secara langsung satu sama lain dengan cara yang
nukleon melakukannya karena mereka tidak mengalami apa yang disebut
kekuatan kuat, “lem” yang menahan proton dan
neutron bersama-sama dalam inti. Selain itu, elektron semuanya
bermuatan negatif dan akibatnya saling tolak jika mereka terlalu
berdekatan. Setiap elektron sedikit meningkatkan muatan
kisi atom yang mengelilinginya, bagaimanapun, menciptakan domain net
muatan positif yang pada gilirannya menarik elektron lain. Dinamika dari
Pasangan Cooper dalam superkonduktor konvensional telah dijelaskan
secara matematis oleh teori superkonduksi BCS, yang dikembangkan pada tahun 1957
oleh John Bardeen, Leon Cooper, dan Robert Schrieffer.
As
ilmuwan terus menemukan bahan baru yang superkonduktor pada tingkat yang lebih tinggi
suhu, mereka mendekati penemuan bahan yang akan
berintegrasi dengan jaringan listrik dan desain elektronik kami tanpa menimbulkan
tagihan pendingin yang besar. Kemajuan penting dibuat pada tahun 1986 ketika
JG Bednorz dan KA Müller menemukan mereka yang bekerja di
suhu yang lebih tinggi, menaikkan suhu kritis cukup
dingin yang diperlukan dapat dicapai dengan nitrogen cair daripada
dengan helium cair yang mahal. Jika peneliti dapat menemukan tambahan
bahan yang bisa digunakan dengan cara ini, mungkin itu akan menjadi
layak secara ekonomi untuk mentransmisikan daya listrik untuk waktu yang sangat lama
jarak tanpa kehilangan daya. Berbagai aplikasi lain juga
ada di akselerator partikel, motor, transformer, penyimpanan daya,
filter magnetik, pemindaian fMRI, dan levitasi magnetik