Pernah Mendengar Superkonduktor BSCCO...? Ini Penjelasannya

Superkonduktor BSCCO merupakan salah satu bahan SKST. Penelitian mengenai superkonduktor sistem BSCCO telah dimulai sejak tahun 1987 dan pertama kali diprakarsai oleh Maeda et al. (1988). Sistem BSCCO merupakan salah satu SKST golongan superkonduktor kuprat (CuO). Bahan SKST BSCCO memiliki ciri-ciri antara lain, suhu tinggi di atas nitrogen cair 77 K dan merupakan bahan kompleks yang terbentuk dari prekursor Bi₂O₃, SrCO₃, CaCO₃, dan CuO. Bahan SKST BSCCO merupakan bahan superkondukto tipe II (Cyrot dan Pavuna, 1992).

Superkonduktor sistem BSCCO memiliki beberapa keunggulan dan keistimewaan dibandingkan superkonduktor keramik yang lain. Hal ini dikarenakan nilai Tc yang dimiliki relatif tinggi dan tidak mengandung unsur beracun (Siswanto, 1999).

1.        Struktur kristal superkonduktor sistem BSCCO

Dalam superkonduktor BSCCO dikenal 3 fasa superkonduktif yaitu fasa 2201 ( Tc ~ 10 K ), fasa 2212 ( Tc ~ 80 K ) dan fasa 2223 ( Tc ~ 110 K ) (Lehndroff, 2001). Masing-masing fasa memiliki struktur kristal yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur kristal BSCCO fasa: (a) 2201, (b) 2212  dan (c) 2223.

Gambar 1a menunjukkan fasa BSCCO 2201 yang disusun oleh bidang (BiO)/SrO/CuO/SrO/(BiO), dimana piramida Cu berada diantara dua bidang SrO. BSCCO 2201 mempunyai parameter kisi a = b = 5,39 Å dan c = 24,6 Å. Bidang BiO berada pada bagian ujung struktur dan atom Cu dihubungkan dengan atom oksigen dalam struktur oktahedral. Gambar 1b adalah fasa BSCCO 2212 disusun oleh bidang senyawa (BiO)/SrO/CuO/CaO/CuO/SrO/(BiO), dimana piramida atom Cu dipisahkan oleh adanya bidang Ca. Struktur kristal berbentuk tetragonal ini memiliki parameter kisi a = b = 5,4 Å dan c = 30,7 Å. Gambar 1c merupakan struktur kristal dari Bi-2223 yang membentuk struktur orthorombik. Rantai Sr-Sr memiliki ikatan yang paling lemah, sedangkan atom Cu(1) sebagai kation yang paling tidak stabil memiliki tiga ikatan rantai yaitu Cu(1)-Ca, Cu(1)-O(1), dan Cu(1)-Cu(2). Rantai ikatan Cu(1)-O(1) merupakan ikatan yang paling kuat . Atom oksigen O(3) hanya memiliki satu rantai ikatan dengan atom Bi yang memiliki panjang ikatan 2,231 Å (Lehndroff, 2001). Hal ini terjadi karena struktur kristalnya tidak stabil, akibat adanya derajat ketidakteraturan yang tinggi antara lapisan bidang-bidang CuO, SrO, BiO, dan CaO. Ketidakteraturan ini terjadi karena reaksi padat pembentukkan fasa berlangsung pada temperatur mendekati titik leleh senyawa (~ 870°C), dimana mobilitas ion penyusun sangat tinggi (Prasuad et al., 1996).