PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF Bi- BASED HIGH-Tc SUPERKONDUCTORS

Oleh:Tomy Gunawan 1108255001Rudy Darsono 1108255002Luh Eka Arisanti 1108255006

PENDAHULUAN

Sejak ditemukan adanya superkonduktor sejak tahun 1911, para ilmuwan dan para teknisi berusaha mencari aplikasi yang dapat dimanfaatkan dari sifat-sifat unik superkonduktor. Pada saat kondisi superkonduktor, bahan-bahan ini mempunyai kemampuan untuk menghantarkan arus DC yang besar tanpa adanya hambatan. Untuk dapat berlaku seperti ini, sebuah superkonduktor harus berada di bawah tiga parameter kritis, suhu kritis (Tc), medan kritis (Hc), dan kerapatan arus kritis (Jc).

Prospek untuk perkembangan aplikasi energi meningkat seiring dengan ditemukannya bahan Superkonduktor Suhu Tinggi / High Temperatur Superconductor (HTS) pada pertengahan tahun 80-an. Dengan suhu kritis di atas titik didih N2 (77 K). Sebagai tambahan, untuk mencapai rapat arus yang tinggi pada bahan HTS perlu proses yang kompleks (YBCO) atau material pelapis yang mahal (BSCCO).

SUPERKONDUKTOR

Superkonduktor adalah material yang dapat menghilangkan semua resistansi (hambatan) pada aliran arus listrik yang didinginkan di bawah suhu tertentu, yang disebut temperatur kritis atau temperatur transisi.

Dua sifat penting yang mendasar dari superkonduktor adalah

Transisi dari resistivitas berhingga pada kondisi normal di atas suhu transisi superkonduksi Tc menjadi . Contoh : Konduktivitas DC, , pada saat di bawah Tc.

Perubahan susceptibilitas magnetik dari nilai paramagnetik kecil di atas Tc ke . Contoh diamagnetis sempurna di bawah Tc.

1. Superkonduktor Tipe ISuperkonduktor jenis ini dapat berubah secara tiba-tiba dari kondisi Meissner ke

full penetration of magnetic flux, pada kondisi normal, pada medan kritis tertentu Hc. Contoh bahan ini adalah Hg, Al, Sn.

2. Superkonduktor Tipe IISuperkonduktor jenis ini dapat berubaha dari kondisi Meissner ke kondisi partial

penetration of magnetic flux, kondisi campurannya, pada medan kritis Hcl. Maka seterusnya bahan ini akan mengalami full flux penetration, kondisi normal pada medan magnet sebesar Hc2. Contohnya adalah Nb3Sn, NbTi dan semua Tc cuprates tinggi.

JENIS-JENIS SUPERKONDUKTOR

Pada tahun 1933 sifat lain dari superkonduktor ditemukan secara eksperimen oleh W. Meissner dan R. Ochsenfeld, mereka menemukan bahwa superkonduktor memiliki kecenderungan untuk menghilangkan medan magnet. Bahan superkonduktor mempunyai kemampuan untuk berada pada kondisi normal ataupun kondisi superkonduktor, tergantung pada medan magnet eksternal yang dikenakan padanya. Jika kita menambah medan magnet melebihi suatu nilai kritis tertentu Hc atau Hcl, yang berbeda-beda untuk material tiap material, maka efek Meissner akan turun, ( fluks akan memasuki material). Maka berdasarkan fenomena ini, superkonduktor dibedakan menjadi dua kategori.

BAHAN SUPERKONDUKSI

Setelah penemuan awal tentang superkonduktivitas Hg. Empat puluh tahun berlalu sebelum penemuan superkonduktor organik pada tahun 1970-an. Dan dekade berikutnya sepurconducting cupartes ditemukan pada tahun 1986. Ada perkembangan dari sangat sederhana menjadi cukup kompleks. Selama periode tahun 1973, banyak bahan logam ditemukan dan mempunyai temperatur transisi superkonduksi lebih dari 23.2 K. Saat ini, bahan-bahan ini disebut Low-Temperature Superconductors (LTSs). Pada tahun 1986, bahan-bahan oksida diperkenalkan oleh J.G. Benorz dan K.A. Muller menjadi bahan superkonduktor dengan suhu Tc mencapai 35 K. Lalu dengan cepat diikuti pada tahun 1987 dengan material yang memiliki Tc sekitar 90 K. Lalu nitrogen cair yang lebih murah dan tersedia dengan mudah dapat dijadikan pendingin, karena mendidih pada suhu 77 K pada permukaan laut. Bahan dengan Tc di atas 23 K disebut dengan bahan High Temperature Superconductors (HTSs).

BAHAN SUPERKONDUKTOR LOW-Tc

Setelah ditemukannya superkonduktivitas pada Hg, diikuti oleh Sn dan Pb. Bahan-bahan ini mengalami perubahan Tc dari 4 K menjadi 7 K. Dengan ditemukannya efek Meissner, beberapa bahan ditambahkan pada table periodic. Meissner, seperti yang lain, mempelajari tentang transisi bahan dengan titik leleh yang tinggi yang disebut “hard” metal. Penemuan superkonduktor diumumkan pada tahun 1928, tantalum dengan Tc = 4.4 K, thorium pada tahun 1929 dengan Tc = 1.4 K dan niobium pada tahun 1930 dengan Tc = 9.2 K. Setelah itu ditemukan bahan-bahan dengan Tc yang lebih tinggi. Tabel menunjukkan bahan dengan Tc superkonduksi yang sudah diketahui. Superkonduktor tidak ditemukan pada senyawa magnetic maupun pada logam mulia atau tembaga.

Pada keadaan murni, bahan-bahan pada table periodic dapat digunakan untuk penelitian tentang superkonduktivitas. Namun, tidak satupun bahan murni ini dapat berkontribusi untuk penggunaan superkonduktivitas pada skala besar, seperti kawat, kabel untuk magnet. Namun, untuk skala kecil Pb dan Nb sudah digunakan untuk pengembangan teknologi Josephson. Untuk SQUIDs ( Superconducting quantum interference devices ) niobium adalah bahan yang paling baik dan lebih banyak digunakan untuk aplikasi Tc yang rendah.

SUPERKONDUKTOR SUHU TINGGI

Meluasnya penelitian tentang superkonduktor suhu tinggi dimulai saat ditemukannya bahan LaBaCuO dengan Tc 36 K oleh Bednorz dan Muller. Superkonduktor ini memiliki sifat yang membedakannya dengan superkonduktor dengan Tc yang rendah.

1. Bahan ini berlapis.2. Densitas pembawanya relative kecil jika dibandingkan dengan bahan semi logam seperti Bismuth.3. Semuanya memiliki panjang koherensi ( coherence lengths) yang sangat kecil, biasanya 2 nm pada bidang CuO2 dan sebesar 0.3 nm pada arah c.4. Semua bahan sangat sensitif untuk pembawa doping dan hanya menjadi superkonduksi untuk kisaran doping level tertentu, biasanya memerlukan komposisi non-stoichiometric.5. Semua bahan superkonduktor Tc tinggi mempunyai nilai RH positif, koefisien Hall menunjukkan ketergantungan anomaly suhu pada sebagian besar bahan Tc tinggi dengan suhu di atas Tc.

TEORI SUPERKONDUKSI SUHU RENDAH / LOW TEMPERATUR SUPERCONDUCTING (LTS)

EFEK MEISSNERPada saat superkonduktor diletakkan pada medan magnet H, medan hanya mempengaruhi

superkonduktor pada jarak pendek sebesar λ, yang disebut London penetration depth, setelah medan ini mencapai nol. Maka disebut efek Meissner dan merupakan karakteristik superkonduktivitas. Untuk sebagian besar superkonduktor, London penetration depth-nya sekitar 100 nm. Efek Meissner kadangkala membingungkan jika dikaitkan dengan diamagnetic pada konduktor listrik yang baik. Berdasarkan hukum Lenz, pada saat terjadi perubahan medan magnet pada konduktor, akan memicu adanya arus listrik pada konduktor yang menghasilkan medan magnet yang berlawanan. Pada konduktor yang baik, arus besar yang berubah-ubah dapat terjadi dan medan magnet yang dihasilkan tentu dapat menghilangkan medan yang bekerja padanya.

Efek Meissner dijelaskan oleh Fritz dan Heinz London, yang menunjukkan bahwa energy bebas elektromagnetik pada sebuah superkonduktor ditunjukkan oleh persamaan berikut “

Dimana H adalah adalah medan magnet dan λ adalah London penetration depth. Rumus ini, dikenal sebagai rumus London, dapat memperkirakan medan magnet pada sebuah superkonduktor berkurang secara eksponensial dari suatu nilai.

Efek Meissner tidak terjadi pada saat medan magnet yang dikenakan terlalu besar. Superkonduktor dapat dibagi menjadi dua kelas berdasarkan bagaimana terjadinya breakdown. Pada superkonduktor Type I, superconduktivitas tiba-tiba hilang pada saat kekuatan medan yang dikenakan naik di atas titik kritis Hc. Pada superkonduktor Type-II, kenaikan medan yang dikenakan melewati Hc1 menyebabkan keadaan campuran yang mana peningkatan jumlah fluks magnetic yang mengenai bahan, tetapi tidak ada resistansi pada arus litrik asal arusnya tidak terlalu besar. Pada medan kritis kedua Hc2, superkonduktivitas akan hilang. Kondisi campuran disebabkan oleh vortice pada electronic superfluid, kadang disebut fluxons karena fluks yang dibawa oleh vortice ini terkuantisasi. Sebagian besar elemen superkonduktor murni (kecuali niobium, technetium, vanadium dan carbon nanotubes) adalah Type I, sedangkan semua superkonduktor tidak murni dan campuran adalah Type II.

TEORI LONDON

Efek Meissner membuktikan bahwa superkonduktivitas sebagai fase termodinamika ekuilibrium yang berbeda-beda. London bersaudara berpendapat bahwa pada fase ini, jika medan magnet eksternal dikenakan, system electron akan merespon secara karakteristik, menghasilkan kerapatan arust listrik tertentu. Respon yang mereka hipotesakan membuktikan teori Meissner dan konduktivitas tak terbatas.

TEORI GINZBURG LANDAU

Teori Ginzber Landau adalah sebuah alternative dari teori London. Untuk tingkat tertentu teori ini tidak sama dengan teori London, yang masih klasik, teori ini menggunakan mekanika kuantum untuk memprediksi efek dari medan magnet. Asumsi pertama dari teori Ginzberg Landau adalah sifat electron superkonduksi dapat dijelaskan dengan fungsi gelombang efektif “effective wave function” ψ yang memili signifikansi sebesar yang sama dengan kerapatan electron superkonduksi.

Interpretasi m adalah massa efektif dan q adalah charge of particle dasar superkonduksi, maka penetration depth dapat diungkapkan sebagai berikut,

Dimana adalah nilai dalam superkonduktor

Coherence length berdasrkan teori Ginzberg Landau adalah

TEORI BCSPemahaman tentang superkonduktivitas diteliti

lebih jauh pada tahun 1957 oleh tiga fisikawan Amerika, John Bardeen, Leon Cooper dan John Schrieffer, melalui teori mereka yang disebut teori BCS. Teori BCS menjelaskan superkonduktivitas pada suhu mendekati nol mutlak. Cooper membuktikan bahwa kisi vibrasi atom secara langsung mempengaruhi arus. Mereka memaksa electron untuk berpasangan dan dapat melewati semua penghambat yang menimbulkan resistansi (hambatan) pada konduktor. Gabungan electron ini dikenal dengan pasangan Cooper (Cooper pairs). Cooper dan teman-temannya tahu bahwa electron yang normalnya saling tolak menolak, akan mengalami tarik menarik pada superkonduktor. Jawaban dari masalah ini ditemukan pada phonon, paket gelombang bunyi yang ada pada kisi yang bervibrasi. Walaupun vibrasi kisi ini tidak dapat didengar, perannya sebagai moderator sangat diperlukan.

Berdasarkan teori ini, sebagai muatan negative, electron dilewati oleh muatan positif ion pada superkonduktor, kisi akan membelok. Pada gilirannya menyebabakan Phonon diemisikan yang membentuk muatan positif di sekitar electron. Gambar disamping dapat menjelaskan gelombang pembelokan kisi karena tarik menarik elektron.

TEORI BCSSebelum electron dilewati dan sebelum kisi kembali ke posisi normal, electron kedua ditarik ke trough (lembah). Proses ini melewati dua electron, yang seharusnya saling tolak menolak satu sama lain, menjadi berkaitan.Kumpulan electron ini disebut sebagai Cooper Pairs. Cooper dan sejenisnya merupakan electron yang secara normal saling tolak menolak dengan sangat besar satu sama lainnya dalam superkonduktor. Jawaban dari pertanyaan telah ditemukan pada fonon, paket gelombang suara pada kisi yang bergetar. Meskipun getaran kisi ini tidak dapat didengar, perannya sebagai perantara sangat diperlukan.Berdasarkan teori, sebagai salah satu electron bermuatan negative melewati ion – ion bermuatan positifpada kisi superkonduktor, kisi terbalik. Berputar sebab fonon diemisikan yang membentuk muatan positif disekeliling electron. Gambar disamping mengilustrasikan distorsi gelombang pada kisi karena pergerakan electron.

Teori BCS sukses menerangkan bahwa elektron dapat berinteraksi satu sama lainnya dengan kisi Kristal. Meskipun fakta bahwa elektron memiliki muatan yang sama. Ketika atom pada kisi berisolasi menjadi bagian positif dan negative, pasangan elektron secara alternative tertarik bersama dan tertekan berlawanan tanpa tabrakan. Elektron berpasangan dengan baik sebab memiliki efek yang membawa material pada tingkat energy yang lebih rendah. Ketika elektron terhubung menjadi pasangan, elektron bergarak pada superkonduktor dengan gaya yang diinginkan.

TEORI HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTOR (HTS)

Belum ada kesepakatan hingga saat ini, tidak ada teori tentang konduktivitas suhu tinggi pada konsesus umum. Hal tersebut memberikan keyakinan bahwa sifat dasar dari gejala ini tidak dapat dimengerti. Di majalah tulisan muncul pada “Scientific American” pada 2000 dan 2004, ketidakcukupan model teoritis pada penjelasan superkonduktor pada cuprate membuat stress.

Cuprate merupakan superkonduktor yang paling penting sebab aliran suhu kritis tertinggi dapat terukur. Tapi jenis material selain cuprate diketahui, superkonduktivitas tidak dijelaskan pada teori BCS. Sebenarnya, superkonduksi dapat dideteksi pada perovskit dari fraksional stokiometri. Pada campuran tembaga dan oksida alkali-bumi, dalam komponen organic dan fullerenes. Hal ini membuat studi tentang superkonduksi kompleks tapi disaat yang bersamaan, memberikan latar belakang eksperimen yang mendalam dengan teori yang harus dibandingkan. Hipotesa yang paling sederhana dan konservatif adalah mekanisme superkonduktor basic sama dengan semua material tersebut meskipun jenisnya sangat berbeda. Dengan demikian, penyebab superkonduktivitas harus dicari untuk sesuatu yang diakibatkan oleh semua material.

Teori hole superconductivity menegaskan bahwa superkonduktivitas hanya dapat terjadi ketika “hole” ada dalam bentuk normal logam. “hole” menunjukkan ketiadaan elektron, dan “hole”ada ketika pita energy elektron penuh. Hole berbeda dengan elektron, seperti pada gambar secara jelas dapat diperlihatkan. Hole pada pita penuh memiliki penjalaran yang sulit karena gangguan yang disebabkan lingkungannya. Superkonduktivitas terjadi karena pasangan hole, dan hal itu disebabkan oleh fakta bahwa sepasang hole dapat merambat denagn mudah (memiliki massa efektif yang lebih kecil) daripada satu hole. Konsekuensinya, energy kinetiknya melemah. Jelasnya, elektron tunggal dapat bergerak dengan mudah sehingga mereka tidak berpasangan. ‘Dynamic Hubbard Model’ menjelaskan perbedaan fisika elektron dan hole pembawa pada logam.

Pergerakan lain dari hole dan elektron dapat diilustrasikan oleh analogi tempatnya. Alasan untuk menambah mobilitas dari hole berpasangan bahwa mereka melepaskan ketika mereka berpasangan, dan berputar pada elektron. Ini memberikan pemahaman baru pada superkonduktor, bahwa superkonduktor adalah atom yang besar. Jika teori itu benar mengimplikasikan bahwa interaksi fonon –elektron tidak relevan pada superkonduktivitas dimana teori BCS tidak benar dan teori London adalah tidak benar.

HAL-HAL YANG DIPERHATIKAN PADA HTS1. Suhu Kritis (Tc)Selama superkonduktor didinginkan hingga suhu yang sangat rendah, pasangan cooper berdiri utuh, disebabkan penurunan pergerakan molekuler. Sebagai superkonduktor membangkitkan energy panas vibrasi pada kisi menjadi lebih keras dan memecah pasangannya. Pada perpecahannya, superkonduktivitasnya berkurang. Superkonduktor logam dan paduannya memiliki karakteristik temperatur transisi dari normal konduktor menjadi superkonduktor yang disebut temperatur kritis (Tc). Di bawah suhu transisi superkonduktor, resistivitas material benar-benar nol. Superkonduktor dibuat dari material yang berbeda memiliki perbedaan nilai Tc.

 2. Densitas Muatan Kritis (Jc)Jika terlalu banyak muatan yang melewati superkonduktor, maka akan kembali pada keadaan normal meskipun mungkin di bawah suhu transisinya. Nilai Densitas Arus Kritis (Jc) adalah fungsi dari temperature; makin dingin superkonduktor disimpan makin banyak muatan yang dibawa.

3. Medan Magnet Kritis (Hc)Nilai maksimum untuk medan magnetic pada suatu bahan

pada superkonduktor bahkan di bawah Tc-nya dikenal sebagai Medan Magnet Kritis (Tc). Ketika superkonduktor didinginkan di bawah temperature transisi (Tc) dan medan magnet terapan dinaikkan secara bertahap diatas medan magnet tertentu (Hc) maka superkonduktor hilang.

Hal tersebut ditemukan bahwa pada penambahan hingga temperature kritis, kedua densitas arus dan medan magnet terapan agar terjaga di bawah nilai kritis respektifnya (Jc dan Hc) untuk memelihara superkonduktivitas bahan. Gambar disamping mengilustrasikan superkonduktivitas sebagai bagian di bawah ‘permukaan kritis’ yang didefinisikan oleh tiga parameter kritis, Jc, Hc, dan Tc.

SUPERKONDUKTOR CUPRATE

Superkonduktor cuprate adalah calon potensial HTS untuk aplikasi praktek lainnya. Tapi merupakan materal yang paling kompleks dieksplorasi. Tembaga – oksigen melewati bidang yang mana aliran supercurrent dominan adalah yang hal yang paling umum pada seluruh superkonduktor cuprate.

LSCO

Keluarga lanthanum dari Tc-tinggi telah ditemukan oleh Bednorz dan Muller pada 1986. Struktur LSCO ditunjukkan pada gambar 1.11

LSCO secara fisis adalah tiga material yang paling kuat, dan ikatan yang lebih kuat itu lebih mudah untuk membesar (>1 cm) kristal tunggal. Eksperimen hamburan neutron, yang mana penelitian struktur magnetic dari material, adalah hal yang terbatas untuk mempelajari LSCO karena kebutuhannya untuk kristal tunggal yang besar.

YBCO

Yttrium Barium Copper Oxide, YBCO, adalah temperature tinggi kedua superkonduktor yang dibuat. Seperti La2CuO4, YBCO adalah tembaga oksida yang berasal dari komposit logam. YBCO memiliki temperature kritis sekitar 92 K. untuk kali pertama superkonduktor memiliki temperature kritis yang memperbolehkannya untuk didinginkan dalam nitrogen cair, 77 K, yang mana dengan mudah untuk dipegang dan lebih murah untuk membeli daripada helium cair.

STRUKTUR KRISTAL YBCO

BI- BERDASARKAN SUPERKONDOKTUR

BSCCO ditemukan pada 1988. BSCCO sendiri dapat memiliki 1, 2, atau 3 bidang CuO, dengan Tc bertambah dengan nilai bidang. Bismuth dapat juga diganti dengan thallium atau merkuri, yang mana pada Tc material tertinggi yang diketahui (142 K).

STRUKTUR KRISTAL BSCCO

SUPERKONDUKTOR BSCCO

Sejak ditemukannya superkonduktivitas temperatur tinggi pada sistem Bi-Sr-Ca-Cu-O oleh Hiroshi Maeda dari National Research Institute for Metal pada 5pm Natal 1987, sejumlah studi telah diklakukan untuk system ini. Pada system Bi-based, tiga fase telah diobservasi dengan rumus umum Bi2Sr2Can-

1CunO2n+n+δ dimana n=1 (2201), n=2 (2212), n=3 (2223) yang berhubungan dengan temperature superkonduktor 10K, 85K, 110K

FASE BSCCO

Fase 2223 dianggap sebagai salah satu dari teknologi fase Tc yang paling signifikan dalam system Bi-Sr-Ca-Cu-O yang sulit untuk disiapkan dalam bentuk asli atau berubah pada fase 2212 (85K).

Bi-2212 adalah fase kedua. Material ini memiliki temperature kritis (~ 95K). Kemampuan untuk mengkristalkan kembali Bi-2212 mengikuti rentang geometri konduktor dan metode processing.

Tabel 1.1 Temperatur transisi dan parameter kisi dari superkonduktor BSCCO

SKEMA PENOMORAN

Nilai yang digunakan untuk mengidentifikasi fase BSCCO mendiskripsikan lapisan atom dalam struktur unit sel dari sampel.

Masukan pertama: lapisan insulasi tunggal ada diantara blok yang berdekatan dengan lapisan CuO2 . Hal ini ditunjukkan pada bagian hijau dan merah pada gambar di bawah.

Masukan kedua: dua lapisan yang bersela diantara blok bidang CuO2 yang berdekatan. Lapisan yang bersela pada struktur ini ditunjukkan pada bagian hijau.

Masukan ketiga: dua lapisan yang bersela berada pada blok bidang CuO2 . bagian yang terpisah lainnya ada satu lapisan CuO2 pada blok. Lapisan yang terpisah ini pada struktur ditunjukkan pda bagian biru muda.

Masukan keempat: tiga lapisan konduksi CuO2 berada pada blok konduksi. Tiga lapisan itu terdiri dari lapisan planar persegi tunggal (merah) dan satu lapisan pada bagian dasar masing-masing pyramid.

STRUKTUR YANG MENJELASKAN SKEMA PENOMORAN

STRUKTUR KRISTAL FASE BI-2201

Struktur kristal pada fase ini terdiri sari lapisan piramida segi empat Cu, yang mana bertumpuk diantara dua lapisan SrO. Dalam lapisan Bi2O2, Bi

ada di dalam struktur oktahedral terdistorsi.

STRUKTUR KRISTAL BI-2212

System Bi-2212 memiliki atom Cu dalam kondisi piramida segi lima, satu bidang dengan lapisan tipis yang terpaket dari kation tunggal, Ca.

STRUKTUR KRISTAL BI-2223

System Bi- 2223 memiliki sebuah struktur berbentuk tetragonal, dalam system ini, tiga lapisan dari CuO2 disisipi oleh dua lapisan Ca. Pada lapisan tengan CuO2, Cu(2) merupakan koordinat planar sebanyak empat kali lipat.

APLIKASI

APLIKASI SUPERKONDUKTOR

Berdasakan Resistansi Nol> Transmisi Daya

> Superkonduktivitas Magnets (Volum dan

Homogenitas Besar) [MRI]> Motor DC

> Generator AC

Berdasarkan Efek Meissner

> Magnetic Shielding

> Lavitating Trains

Berdasarkan Efek Josephson> SQUIDS

> Uji Non-Destruktif> Eksplorasi Mineral

> Computer Switches dan Memories

> Detektor Radiasi> Elemen Logic

METODA SINTESIS DARI OKSIDA SUPERKONDUKSI

Proses Fabrikasi Oksida Superkonduksi

Proses dalam Padatan

Metode reaksi dalam

Padatan

Metode Sintering serbuk

Prose Fase Cair

Metode Larutan Kimia

Metode Lelehan

Proses Fase Gas

CVD Halida

MOCVD

PERHITUNGAN RASIO MOLAR

MELT QUENCHING

Teknik melt quenching konvensional merupakan salah satu proses pelelehan untuk menghsilkan bahan fase tunggal dengan Tc tinggi [64,69]. Meskipun bahan fase tunggal sangat berguna karena suhu ditingkatkan hingga mencapai suhu kritisnya, namun dalam apliksinya, penggunaan rentang suhu yang lebar sangat penting, dan hal tersebut dapat diperoleh dari bahan multifase. Di bawah ini adalah ilustrasi teknik met quenching

DALIL BRAGG

Difraktometer sinar –X bekerja menurut prinsip dalil Bragg.2d Sin θ = n λ

Dalil Bragg menyatakan bahwa untuk sinar-X dengan panjang gelombang tunggal (λ), terdapat hubungan antara jarak bidang atom (dhkl) dan sudut (θ) dimana sinar-X yang terdifraksi akan saling mempengaruhi secara konstruktif. Cara sedehana untuk memahami bagaimana dalil ini dapat membantu mengkarakterisasi bahan adalah dengan memahami bahwa bahan Kristal yang berbeda memiliki jarak planar yang berbeda pula, sehingga difraksi konstruktif akan terjadi pada sudut yang berbeda tergantung dari bahan. Jika interfernsi ini diplot terhadap dua sudut maka lokasi puncak konstruktif akan berubah bergantung pada bahan yang sedang diperiksa.

PENGUKURAN DENSITAS DAN POROSITASDensitas bulk dari sampel superkonduktor diukur menggunakan

metode perendaman cairan [73.74]. Toluene digunakan sebagai cairan untuk menimbang sampel. Densitas bulk dihitung berdasarkan hubungan :Densitas sampel = (2.2)

 Densitas sinar-X dari sampel dihtung dengan parameter kisi (a b c )

yang dihasilkan dari data XRD. Penggunaan parameter kisi densitas XRD dihitung sebagai berikut.Sampel yang digunakan adalah poli kristal, Tc-tinggi dan Tc-rendah.

ρXRD = ρXRD(2223) + ρXRD(2212)

Densitas BSCCO =

Volume unit sel dari BSCCO = ½ {(volume unit sel 2223)(fraksi volume 2223) + (volume unit sel 2212)(fraksi volume 2212)}

1 mol = 6.02 x 1023 molekul

Volume 1 mol BSCCO = (6.02 x 1023)(volume unit sel BSCCO) cm3

Berat formula BSCCO = 1023.28 gm 1 mole = 1023.28 gm = berat formula BSCCO

Densitas = berat / volumDensitas XRD =

Porositas sampel yang didinginkan dengan kuningan, baja, tembaga dan perunggu diukur menggunakan hubungan.

Porositas = 1 -

TERIMA KASIH