Berita Magnet 2021: Magnetisme dan Superkonduktivitas – Mengapa Bahan Berbasis Besi Pembekuan Dalam Membuatnya Magnetik dan Superkonduktor
Fisikawan di University of Bath, bekerja sama dengan peneliti dari AS, telah menemukan mekanisme baru untuk memungkinkan magnetisme dan superkonduktivitas hidup berdampingan dalam bahan yang sama.
Sampai sekarang, para ilmuwan hanya bisa menebak bagaimana koeksistensi yang tidak biasa ini mungkin terjadi. https://liensolutionslearning-staging-use-cd01.wolterskluwer.com/
Penemuan ini dapat mengarah pada aplikasi dalam teknologi energi hijau dan dalam pengembangan perangkat superkonduktor, seperti perangkat keras komputer generasi berikutnya.
Sebagai aturan, superkonduktivitas (kemampuan bahan untuk melewatkan arus listrik dengan efisiensi sempurna) dan magnet (terlihat bekerja di magnet kulkas) membuat teman yang buruk karena penyelarasan partikel magnetik elektronik kecil di feromagnet umumnya mengarah pada penghancuran pasangan elektron yang bertanggung jawab untuk superkonduktivitas.
Meskipun demikian, para peneliti Bath telah menemukan bahwa superkonduktor berbasis besi RbEuFe4As4, yang superkonduktor di bawah -236°C, menunjukkan superkonduktivitas dan magnet di bawah -258°C.
Mahasiswa peneliti pascasarjana fisika David Collomb, yang merupakan anggota kunci dari tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Simon Bending, menjelaskan: “Ada keadaan di beberapa bahan di mana, jika Anda membuatnya sangat dingin – jauh lebih dingin daripada Antartika – mereka menjadi superkonduktor.”
“Tetapi agar superkonduktivitas ini dapat dibawa ke aplikasi tingkat berikutnya, material perlu menunjukkan koeksistensi dengan sifat magnetik.”
“Ini akan memungkinkan kami untuk mengembangkan perangkat yang beroperasi berdasarkan prinsip magnetik, seperti memori magnetik dan komputasi menggunakan bahan magnetik, untuk juga menikmati manfaat superkonduktivitas.”
“Masalahnya adalah superkonduktivitas biasanya hilang ketika magnet dihidupkan.”
“Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencoba untuk mengeksplorasi sejumlah bahan yang memiliki kedua sifat dalam satu bahan, dan para ilmuwan material baru-baru ini berhasil membuat beberapa bahan tersebut.”
“Namun, selama kita tidak mengerti mengapa koeksistensi itu mungkin, perburuan bahan-bahan ini tidak dapat dilakukan dengan sisir sehalus itu.”
“Penelitian baru ini memberi kita bahan yang memiliki rentang suhu yang luas di mana fenomena ini hidup berdampingan, dan ini akan memungkinkan kita untuk mempelajari interaksi antara magnetisme dan superkonduktivitas lebih dekat dan sangat detail.”
“Mudah-mudahan, ini akan membuat kami dapat mengidentifikasi mekanisme di mana ko-eksistensi ini dapat terjadi.”
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Physical Review Letters, tim menyelidiki perilaku yang tidak biasa dari RbEuFe4As4 dengan membuat peta medan magnet dari bahan superkonduktor saat suhu diturunkan.
Yang mengejutkan, mereka menemukan vortisitas (titik dalam bahan superkonduktor di mana medan magnet menembus) menunjukkan pelebaran yang nyata di dekat suhu -258°C, yang menunjukkan penekanan kuat superkonduktivitas saat magnet menyala.
Pengamatan ini sesuai dengan model teoretis yang baru-baru ini diusulkan oleh Dr. Alexei Koshelev di Argonne National Laboratory di AS.
Teori ini menjelaskan penekanan superkonduktivitas oleh fluktuasi magnetik karena atom Europium (Eu) dalam kristal.
Di sini, arah magnet masing-masing atom Eu mulai berfluktuasi dan sejajar dengan yang lain, karena material turun di bawah suhu tertentu.
Hal ini menyebabkan bahan menjadi magnet.
Para peneliti Bath menyimpulkan bahwa sementara superkonduktivitas sangat dilemahkan oleh efek magnet, itu tidak sepenuhnya hancur.
“Ini menunjukkan bahwa dalam materi kami, magnetisme dan superkonduktivitas terpisah satu sama lain dalam sub-kisi mereka sendiri, yang hanya berinteraksi secara minimal,” kata Collomb.
“Pekerjaan ini secara signifikan meningkatkan pemahaman kita tentang fenomena langka yang hidup berdampingan ini dan dapat mengarah pada kemungkinan aplikasi di perangkat superkonduktor di masa depan.”
“Ini akan menelurkan perburuan lebih dalam ke bahan yang menampilkan superkonduktivitas dan magnet.”
“Kami berharap ini juga akan mendorong para peneliti di bidang yang lebih terapan untuk mengambil beberapa bahan ini dan membuat perangkat komputasi generasi berikutnya dari bahan tersebut.”
“Mudah-mudahan, komunitas ilmiah secara bertahap akan memasuki era di mana kita beralih dari penelitian langit biru ke pembuatan perangkat dari bahan-bahan ini.”
“Dalam satu dekade atau lebih, kita bisa melihat perangkat prototipe menggunakan teknologi ini yang melakukan pekerjaan nyata.”
Profesor Bending menambahkan: “Hasil utama kami, bahwa permulaan magnetisme sangat menekan superkonduktivitas, agak mengejutkan dan, di hadapannya, tampaknya bertentangan dengan pengukuran sebelumnya pada sampel yang sangat mirip.”
“Namun, RbEuFe4As4 adalah bahan yang sangat kompleks di mana elektron dan lubang yang bertanggung jawab untuk superkonduktivitas ada di beberapa pita terpisah.”
“Masing-masing memberikan kontribusi jumlah yang berbeda untuk keadaan superkonduktor dan berinteraksi secara berbeda dengan atom europium magnetik.”
“Sebagai resAkhirnya, pengamatan apa pun bisa sangat sensitif terhadap detail pasti dari pengukuran yang dilakukan.”