Superkonduktor Nb3Sn

Nb₃Sn merupakan senyawa intermetalik yang mempunyai sifat superkonduktor. Pada penggolongan superkonduktor, Nb₃Sn masuk pada tipe II yang mempunyai struktur kristal A15. Nb₃Sn lebih mahal daripada NbTi yang sama-sama merupakan superkonduktor, namun intensitas medan magnetik Nb₃Sn lebih tinggi hingga mencapai 30 T. NbTi hanya sampai 15 T. Temperatur kritis Nb₃Sn adalah 18,3 K sehingga dibutuhkan helium cair yang memiliki titik didih 4,2 K untuk mendinginkannya.

Superkonduktor Nb₃Sn telah mendapatkan pangsa pasar yang besar pada bidang medan magnet tinggi seperti digunakan sebagai magnet superkonduktor untuk NMR, akselerator partikel dan plasma confinement pada aplikasi fusi. Kepadatan arus kritis yang tinggi dan medan kritis atas yang tinggi sangat penting untuk aplikasi ini. Untuk memaksimalkan sifat-sifar ini, baik kontrol struktur mikro maupun kontrol stoikiometri sangatlah diperlukan.

Secara mekanis, Nb₃Sn sangat rapuh sehingga tidak dapat dengan mudah ditarik menjadi kawat. Untuk mengatasi hal ini, produsen kawat biasanya melakukan penarikan pada prekursornya yang bersifat lebih ulet. Saat ini ada tiga cara utama untuk membuat kabel Nb₃Sn, yaitu metode timah internal (internal tin), serbuk dalam tabung (powder in tube = PIT) dan proses perunggu.

Superkonduktor 1 (pengertian)

Bahan konduktor seperti logam tembaga merupakan bahan yang dapat menghantarkan arus listrik. Meski begitu, pada nyatanya konduktor ini masih mempunyai hambatan listrik. Adanya hambatan ini menyebabkan hilangnya energi listrik dalam bentuk panas. Pada bahan superkonduktor, hambatan listrik benar-benar bernilai nol. Artinya listrik dapat mengalir tanpa hambatan pada bahan superkonduktor ini. Apabila pada rangkaian tertutup dari superkonduktor dialirkan arus listrik, maka arus tersebut akan terus mengalir mengintari rangkaian tanpa batas waktu bahkan setelah sumber listrik dilepaskan dari rangkaian. Hal ini terjadi karena tidak ada kehilangan energi selama arus mengalir karena hambatannya benar-benar nol. Para ilmuwan mengatakan bahwa superkonduktivitas merupakan sebuah fenomena kuantum makroskopik. Fenomena ini menjadi jembatan penghubung antara dunia mikro dan makro. “Jembatan” ini memungkinkan kita untuk mempelajari sifat fisika dunia mikro secara langsung.

Superkonduktor dapat berupa suatu bahan yang terbentuk dari unsur tunggal, paduan logam ataupun senyawa. Gejala superkonduktivitas hanya teramati dibawah suhu tertentu yang disebut sebagai suhu kristis (T_c).

Hambatan listrik dari logam konduktor merupakan fungsi dari temperatur. Ketika suhu diturunkan maka secara bertahap hambatan listrik akan berkurang. Pada bahan superkonduktor, ketika mencapai suhu tertentu tiba-tiba hambahannya turun hingga menjadi nol. Suhu dimana gejala superkonduktivitas teramati disebut suhu kristis (T_c).

Pada beberapa logam gejala superkonduktivitas terjadi karena keberadaan 0,01% elektron yang tidak normal, sementara 99,99% elektron lainnya masih normal. Walaupun sangat sedikit, namun keberadaan elektron tidak normal ini mempengaruhi sifat keseluruhan bahan. Logam tidak lagi bersifat konduktor, namun bersifat superkonduktor setelah kehilangan hambatan listriknya sama sekali. Bagaimana bisa elektron normal berubah menjadi tidak normal pada bahan superkonduktor? Saat terjadi dentuman besar (big bang), alam menciptakan dua tipe partikel elementer, yaitu boson dan fermion. Boson mempunyai spin utuh sedangkan fermion memiliki spin separuh. Sebagai konsekuensinya, keduanya mematuhi statistika yang berbeda. Elektron merupakan fermion dengan spin ½ dan mematuhi statistik Fermi-Dirac. Pada superkonduktor, dua elektron akan membentuk pasangan yang merupakan boson karena memiliki spin 0 atau 1. Pasangan elektron ini akan mematuhi statistik Bose-Einstein yang dapat bergerak di dalam kisi kristal tanpa gesekan. Inilah yang menyebabkan terjadinya fenomena superkonduktivitas, dimana elektron dapat bergerak tanpa gesekan dan hambatan.