Superkonduktor LK-99 Akan Menjadi Lompatan Besar bagi Komputasi dan Pemahaman Kita tentang Ilmu Material

Kebanyakan kemajuan teknologi bersifat sederhana, secara perlahan membangun di atas generasi sebelumnya.  Namun, sesekali ada terobosan dalam ilmu material yang menghasilkan bukan sekadar langkah, melainkan lompatan maju.  Jika tim ilmuwan di Korea benar dalam temuan terbaru mereka mengenai superkonduktor, mereka mungkin telah memberikan dunia salah satu terobosan tersebut.

Saat ini, tim ilmuwan mengklaim telah menemukan superkonduktor yang dibuat tanpa bahan eksotik dan stabil serta berfungsi pada kedua kondisi,

• tekanan ambient
• suhu ruang

Superkonduktor ini, yang merupakan struktur timbal-apatit yang dimodifikasi, saat ini disebut sebagai ‘LK-99’.  Dalam makalah mereka, tim menyatakan,

“Untuk pertama kalinya di dunia, kami melaporkan keberhasilan mensintesis superkonduktor suhu ruang dan tekanan ambient dengan pendekatan kimia untuk menyelesaikan masalah suhu dan tekanan. Kami menamai superkonduktor suhu ruang dan tekanan ambient pertama ini LK-99.”

Berikut, kami memberikan gambaran singkat tentang apa itu superkonduktor, dan apa artinya ke depannya.

Apa Itu Superkonduktor?

Sebelum melihat mengapa superkonduktor sangat dicari, kita harus terlebih dahulu memahami apa sebenarnya mereka.  Untuk itu, superkonduktor adalah material yang dapat menghantarkan listrik atau memindahkan elektron dari satu atom ke atom lain tanpa hambatan.  Ini berarti arus listrik dapat mengalir melalui material tanpa kehilangan energi.  Dengan kemampuan mentransfer listrik tanpa kerugian, superkonduktor memungkinkan sistem energi yang sangat efisien.

Menariknya, superkonduktivitas adalah fenomena mekanika kuantum yang biasanya terjadi pada material tertentu dan hanya dalam rentang parameter yang sempit.  Kebanyakan, pada suhu sangat rendah yang mendekati nol mutlak (-273,15 derajat Celsius atau -459,67 derajat Fahrenheit).

Secara penting, sifat unik superkonduktor tidak berhenti pada transfer energi yang efisien.  Mereka juga mencakup medan magnet kuat, menjadikannya sangat berharga untuk aplikasi seperti mesin pencitraan resonansi magnetik (MRI) di rumah sakit dan kereta maglev (levitasi magnetik).

Saluran YouTube, Techquickie menjelaskan hal ini dengan baik pada episode sebelumnya berjudul ‘Fast as Possible’.

Saat ini, ada dua jenis superkonduktor yang secara luas diterima.  Ini meliputi,

1. Superkonduktor Tipe-I: Material ini menunjukkan superkonduktivitas pada suhu sangat rendah dan di bawah medan magnet lemah.  Mereka biasanya berupa logam murni seperti aluminium, merkuri, dan timbal.
2. Superkonduktor Tipe-II: Ini biasanya senyawa logam atau paduan yang menunjukkan superkonduktivitas pada suhu yang relatif lebih tinggi dan di bawah medan magnet tinggi.  Contohnya termasuk niobium-tin (Nb3Sn) dan yttrium barium copper oxide (YBCO).

Penting untuk dicatat, suhu bersifat relatif.  Artinya, meskipun superkonduktor Tipe-II dikenal sebagai varian suhu tinggi, ini dibandingkan dengan Tipe-I.  Fakta tetap bahwa mereka masih memerlukan suhu yang terlalu rendah untuk menjadi praktis dalam penggunaan sehari-hari.

Mengapa Superkonduktor Suhu Ruang dan Tekanan Ambient Sangat Dicari?

Penemuan superkonduktor suhu ruang dan tekanan ambient akan memiliki implikasi mendalam bagi teknologi, dan ilmu pengetahuan secara keseluruhan.  Berikut beberapa aplikasi dan dampak potensial.

1. Transmisi Daya: Superkonduktor dapat membawa arus listrik tanpa kehilangan apa pun akibat resistansi.  Hal ini akan membuat transmisi daya sangat efisien, berpotensi merevolusi jaringan listrik kita dan mengurangi pemborosan energi.
2. Kereta Levitas Magnetik (Maglev): Dengan superkonduktor suhu ruang, konstruksi dan operasi kereta maglev akan menjadi jauh lebih praktis dan hemat biaya.  Kereta ini dapat melaju dengan kecepatan sangat tinggi dengan penggunaan energi yang minimal.
3. Teknologi Medis: Mesin MRI berkualitas tinggi dan lebih efisien serta perangkat pencitraan medis lainnya dapat dikembangkan karena mereka bergantung pada magnet superkonduktor.
4. Komputasi Kuantum: Superkonduktor sudah menjadi kunci bagi beberapa jenis komputer kuantum (seperti yang dibuat oleh IBM dan Google), namun saat ini harus didinginkan hingga suhu sangat rendah.  Superkonduktor suhu ruang akan membuat komputer kuantum lebih praktis, berpotensi mempercepat pengembangan teknologi baru yang kuat ini.
5. Penyimpanan Energi: Superkonduktor dapat digunakan untuk membuat sistem penyimpanan energi berkapasitas tinggi dan efisien, yang dikenal sebagai sistem penyimpanan energi magnetik superkonduktor (SMES).  Sistem ini dapat memainkan peran penting dalam masa depan energi terbarukan.
6. Penelitian Ilmiah: Banyak instrumen dan eksperimen ilmiah (misalnya, yang di fisika partikel) dapat menjadi lebih efisien dan lebih mudah dijalankan dengan superkonduktor suhu ruang.

Pada dasarnya, setiap mesin, perangkat, atau proses yang bergantung pada listrik atau terhambat oleh gesekan akan sangat diuntungkan baik dari segi fungsional maupun efisiensi.

Penemuan superkonduktor suhu ruang dan tekanan ambient bukanlah penemuan ilmiah yang ‘menarik perhatian’ dalam arti apapun.  Namun, hal ini tidak mengubah signifikansi penemuan tersebut dan mengharuskan kita benar‑benar memikirkan serta mempertimbangkan bagaimana hal itu berpotensi mengubah dunia kita.

Bidang-bidang yang Akan Diubah oleh LK-99

Seperti disebutkan di atas, ada banyak bidang yang akan mendapat manfaat dari superkonduktor semacam ini.  Tim di balik LK-99 menekankan hal ini, dengan pernyataan,

“LK-99 adalah material yang sangat berguna untuk mempelajari teka‑teki superkonduktivitas pada suhu ruang. Semua bukti dan penjelasan menunjukkan bahwa LK-99 adalah superkonduktor suhu ruang dan tekanan ambient pertama. LK-99 memiliki banyak kemungkinan untuk berbagai aplikasi seperti magnet, motor, kabel, kereta levitasi, kabel daya, qubit untuk komputer kuantum, Antena THz, dll. Kami percaya bahwa pengembangan baru kami akan menjadi peristiwa sejarah yang benar‑benar baru yang membuka era baru bagi umat manusia.”

Meskipun ada banyak bidang ilmiah dan industri yang akan diubah dengan akses ke superkonduktor suhu ruang dan tekanan ambient, ada satu bidang yang berpotensi paling diuntungkan – komputasi.

Komputasi – baik itu penambangan Bitcoin, smartphone, server data, dll. – akan sangat diuntungkan dari miniaturisasi yang lebih tinggi, efisiensi energi, dan kecepatan pemrosesan yang lebih cepat.  Baik melalui pengurangan panas yang dihasilkan, penurunan latensi, atau hal lain sepenuhnya, superkonduktor memiliki potensi untuk memulai generasi berikutnya yang sesungguhnya dari komputer.

Keraguan Meluas Terhadap LK-99

JIKA tim ilmuwan di balik makalah yang dibahas di atas benar dalam temuan mereka mengenai LK-99, manfaat yang dihasilkan bagi manusia akan luar biasa.  Namun, ada tanda bintang signifikan yang menggantung pada temuan tersebut – yaitu kurangnya tinjauan sejawat.

Mengingat fakta bahwa ilmuwan di seluruh dunia telah mencari superkonduktor tekanan ambient dan suhu ruang selama beberapa dekade, wajar terdapat keraguan yang sehat terhadap klaim yang dibuat.  Agar keraguan ini berkurang, temuan tim harus direproduksi kembali secara terkontrol dan dapat diulang.  Pentingnya proses tinjauan sejawat bersifat multi‑dimensi, termasuk,

1. Kontrol Kualitas: Fungsi paling langsung dari tinjauan sejawat adalah memastikan kualitas artikel yang dipublikasikan dalam jurnal ilmiah.  Reviewer secara kritis mengevaluasi metodologi studi, statistik, dan penyajian hasil untuk memastikan bahwa kesimpulan didukung oleh data.
2. Validasi Penelitian: Reviewer sejawat memvalidasi metodologi penelitian dan temuan.  Mereka menentukan apakah metode penelitian tepat dan telah diterapkan dengan benar.  Mereka juga memverifikasi bahwa temuan berasal dari data dan bahwa data diinterpretasikan dengan tepat.
3. Praktik Tidak Etis: Tinjauan sejawat membantu mencegah plagiarisme, pemalsuan data, dan praktik tidak etis lainnya dalam penelitian ilmiah.  Reviewer ditugaskan untuk menemukan pola atau inkonsistensi mencurigakan yang mungkin menunjukkan praktik semacam itu.
4. Standarisasi: Dengan menegakkan konvensi dan harapan ilmiah standar, tinjauan sejawat mempromosikan konsistensi dan kohesi dalam bidang ilmiah.
5. Kredibilitas: Tinjauan sejawat menambah kredibilitas pada makalah penelitian.  Peneliti lain, serta publik umum, sering menganggap karya yang telah ditinjau sejawat lebih dapat dipercaya karena telah melewati tingkat pengawasan ini.

Setiap poin ini penting karena secara keseluruhan, mereka memfasilitasi kemajuan ilmu pengetahuan yang dapat diverifikasi.  Karya yang ditinjau sejawat memberikan ilmuwan di seluruh dunia dasar di mana eksperimen atau penemuan berikutnya dapat dibangun.

Namun, penting juga dicatat bahwa proses tinjauan sejawat tidak sempurna dan memiliki keterbatasannya.  Kadang‑kadang dapat melewatkan kesalahan besar atau penipuan, dan dapat terjadi bias dalam proses tersebut.  Meskipun memiliki kekurangan potensial, tinjauan sejawat saat ini merupakan alat terbaik yang kita miliki untuk menjaga kualitas dan integritas literatur ilmiah.

Jika Terbukti Benar

Ide tentang LK-99 sangat menggoda namun perlu dibuktikan kebenarannya.  Untungnya, tidak akan lama sebelum hal ini terwujud, dan karena potensi aplikasi material tersebut, sudah ada ilmuwan dari seluruh dunia yang sedang melakukannya.  Jika semua terbukti, tidak diragukan lagi akan ada minat besar dalam memanfaatkan LK-99 untuk aplikasi dunia nyata dan meningkatkan apa yang dapat ditawarkannya.