BEIJING – Ilmuwan di China telah melaporkan superkonduktor suhu tinggi berbasis nikel yang mencapai suhu transisi 63 K, 50 K, dan 46 K di bawah tekanan sekitar (ambient pressure).

[[ Di bawah tekanan sekitar (ambient pressure) artinya material tersebut bekerja dalam kondisi tekanan normal seperti lingkungan sehari-hari, sekitar 1 atmosfer, sama seperti tekanan udara di permukaan bumi. ]]

Seperti dikutip dari Interesting Engineering, (17/04/26) penelitian yang dipublikasikan di jurnal Nature oleh tim yang dipimpin Xue Qikun dari Universitas Sains dan Teknologi Selatan, bekerja sama dengan Universitas Sains dan Teknologi China, menunjukkan peningkatan suhu transisi bahan nikel berlapis ganda hingga 63 K, naik signifikan dari sebelumnya 45 K.

Keunggulan utama temuan ini adalah kemampuannya beroperasi pada tekanan sekitar, berbeda dengan penelitian superkonduktor berbasis nikel sebelumnya yang umumnya memerlukan tekanan tinggi ekstrem.

Tim peneliti juga berhasil menciptakan dua struktur buatan lain dengan suhu transisi masing-masing 50 K dan 46 K. Mereka merekayasa urutan penumpukan atom secara spesifik, lalu mengidentifikasi material berbasis nikel sebagai kelas ketiga superkonduktor suhu tinggi, setelah sistem berbasis tembaga (cuprate) dan besi (iron-based).

Untuk mengontrol pertumbuhan material hingga skala atom, digunakan teknik strong oxidation atomic-layer epitaxy. Metode ini memungkinkan penyusunan struktur atom lapis demi lapis dalam kondisi oksidasi ekstrem, yang biasanya sulit dikendalikan.

Pendekatan ini menjawab tantangan utama dalam mencapai keadaan oksidasi tinggi, yang sering membuat material tidak stabil, sehingga memungkinkan terbentuknya film oksida nikel berkualitas tinggi dengan sifat elektronik yang diinginkan.

Dalam analisis lebih lanjut, tim menggunakan spektroskopi fotoemisi resolusi sudut (ARPES) untuk mengamati struktur elektronik material. Hasilnya menunjukkan adanya pola struktur pita elektronik khas di dekat permukaan Fermi, yang diduga menjadi bukti eksperimental penting bagi mekanisme fisika superkonduktivitas pada material ini.

Temuan ini menghubungkan secara langsung struktur atom, perilaku elektronik, dan fenomena superkonduktivitas—yang berpotensi besar untuk aplikasi seperti transmisi energi tanpa hambatan, sensor presisi tinggi, komputasi kuantum, serta teknologi energi dan informasi masa depan.

Sebagai bagian dari upaya memahami mekanisme superkonduktivitas suhu tinggi, para peneliti juga membandingkan material berbasis nikel, tembaga, dan besi. Dalam studi terpisah, film tipis material La₃Ni₂O₇ dianalisis untuk melihat bagaimana superkonduktivitas muncul dalam keluarga senyawa ini.

“Satu bagian penting dari teka-teki ini adalah diagram fase. Kami ingin mengetahui apakah sistem lapisan ganda ini memiliki ‘kubah superkonduktor’, ciri khas dari superkonduktor suhu tinggi nonkonvensional,” ujar Yuefeng Nie, profesor dari Universitas Nanjing.

Hasil pengukuran menunjukkan adanya “kubah superkonduktor”, yaitu wilayah melengkung dalam diagram fase di mana superkonduktivitas muncul dan menguat pada kondisi tertentu.

Pola ini mirip dengan yang ditemukan pada superkonduktor berbasis tembaga (cuprate), yang mengindikasikan bahwa superkonduktivitas pada nikelat kemungkinan terkait dengan rekonstruksi permukaan Fermi dan simetri elektronik.

Apa Itu Superkonduktor?

Superkonduktor adalah material yang dapat menghantarkan listrik tanpa hambatan (resistansi nol) ketika berada di bawah suhu tertentu yang disebut suhu transisi (Tc).

Dalam kondisi normal, arus listrik selalu kehilangan energi sebagai panas karena hambatan. Namun pada superkonduktor arus bisa mengalir tanpa kehilangan energi, medan magnet dapat ditolak (efek Meissner), efisiensi energi bisa mendekati 100%.

Karena itu, superkonduktor dianggap sebagai teknologi kunci untuk masa depan—mulai dari jaringan listrik super efisien hingga komputer kuantum.

Mengapa Pakai Nikel?

Selama ini, superkonduktor suhu tinggi didominasi oleh dua keluarga utama yaitu berbasis tembaga (cuprate) dan berbasis besi (iron-based)

Nikel menarik perhatian karena secara kimia dan struktur elektronik, nikel mirip dengan tembaga yang berpotensi membuka “keluarga baru” superkonduktor (nikelat). Dan

Memberikan sudut pandang baru untuk memahami mekanisme superkonduktivitas. (SF)