SiarKota.Com | Artikel Ilmiah—Bayangkan kalau listrik bisa mengalir tanpa hambatan sama sekali—tidak ada energi yang hilang. Kita memberi nama peristiwa itu sebagai superkonduktivitas. Penemuan ini bisa menjadi revolusi teknologi, dari jaringan listrik super efisien sampai komputer kuantum canggih.
Namun, para ilmuwan masih bingung bagaimana membuat material superkonduktif pada suhu yang tidak terlalu dingin.
Peneliti SLAC National Accelerator Laboratory baru saja menemukan fakta menarik. Model Hubbard, yang selama ini menjadi andalan untuk menjelaskan interaksi elektron di material kuantum, ternyata tidak bisa sepenuhnya menangkap perilaku material cuprate, bahkan di sistem satu dimensi yang sudah disederhanakan.
“Model ini gagal di level dasar. Jadi model itu tidak bisa menjelaskan superkonduktivitas suhu tinggi di sistem yang lebih rumit,” kata Wei-Sheng Lee dan Zhi-Xun Shen, peneliti utama dari SLAC dan Stanford.
Superkonduktivitas: Bisa di Suhu “Hangat”?
Biasanya, superkonduktivitas hanya terjadi pada suhu super dingin, dekat nol mutlak, yaitu -273 derajat Celsius. Namun, material cuprate—yang berbasis tembaga-oksida—bisa superkonduktif pada suhu yang lebih “hangat”, sekitar -138 derajat Celsius. Masih dingin banget, sih, tetapi ini sudah jauh lebih praktis, apalagi suhunya di atas titik didih nitrogen cair. Bayangkan, fenomena ini bisa mempermudah penerapan teknologi ini!
Para ilmuwan tahu superkonduktivitas terjadi karena elektron berpasangan, namanya pasangan Cooper. Teori BCS, yang memenangkan hadiah Nobel, bisa menjelaskan elektron berpasangan ini pada logam biasa seperti merkuri. Namun, cuprate punya struktur yang berbeda. Jadi, teori ini tidak cocok. Karena itu, banyak yang berharap model Hubbard bisa menjadi jawaban.
Model Hubbard Gagal?
Sayangnya, harapan itu pupus. Peneliti di SLAC, yang dipimpin Jiarui Li, mencoba menyederhanakan masalah dengan menyusun cuprate dalam bentuk satu dimensi, seperti rantai. Mereka doping material ini agar beberapa elektronnya lepas, lalu mereka mengecek dengan sinar-X. Hasilnya? Daya tarik antar-elektron ternyata sepuluh kali lebih kuat daripada prediksi model Hubbard.
“Ada sesuatu yang berbeda di sini, sesuatu yang tidak bisa ditangkap model ini,” ujar Jiarui.
Mereka tidak berhenti di situ. Tim ini lanjut mencari tahu soal sifat lain dari elektron, yaitu spin, menggunakan alat canggih di Diamond Light Source, Inggris. Lagi-lagi, model Hubbard tidak akurat. Namun, begitu mereka memasukkan gaya tarik tambahan ke hitungan, hasilnya mulai cocok dengan eksperimen.
Apa yang Membuat Gaya Tarik Tambahan Ini?
Nah, gaya tarik tambahan ini masih jadi misteri. Thomas Devereaux, salah satu peneliti senior, memiliki teori.
“Mungkin ini karena elektron berinteraksi dengan getaran di struktur cuprate, yang kita sebut fonon,” katanya.
Thomas menambahkan bahwa mereka masih memerlukan lebih banyak eksperimen untuk membuktikan dugaan ini.
Jiarui Li, yang masih mahasiswa pascadoktoral, sangat antusias dengan penelitian ini.
“Ini perjalanan panjang untuk memahami superkonduktivitas suhu tinggi, tetapi kita sudah melangkah lebih jauh. Saya tidak sabar melihat apa yang akan kita temukan selanjutnya!”
