Para ilmuwan telah memastikan secara pasti bahwa lapisan graphene yang dipelintir secara khusus menunjukkan superkonduktivitas, sebuah fenomena di mana material menghantarkan listrik dengan hambatan nol. Temuan terbaru, yang dipublikasikan di Science pada tanggal 6 November, memperkuat dugaan bahwa graphene “sudut ajaib” ini termasuk dalam kelas superkonduktor yang membingungkan dan tidak dapat dijelaskan secara konvensional. Penemuan ini bisa menjadi langkah penting menuju pemahaman dan rekayasa superkonduktor yang berfungsi dalam kondisi yang tidak terlalu ekstrim, bahkan pada suhu kamar.
Teka-teki Superkonduktivitas Inkonvensional
Superkonduktor telah lama dicari karena efisiensinya dalam transmisi energi, namun sebagian besar memerlukan suhu yang sangat dingin untuk beroperasi. Superkonduktor konvensional mengandalkan pasangan elektron melalui interaksi dengan struktur atom material. Namun, pada tahun 1980-an, para peneliti menemukan material – seperti cuprate – yang mengalami superkonduktor dengan cara yang tidak dapat dijelaskan oleh model ini. Superkonduktor nonkonvensional ini masih kurang dipahami, namun memiliki potensi untuk penerapan yang lebih praktis.
Bagaimana Grafena Memutar Cocok
Kuncinya terletak pada penumpukan lembaran graphene (karbon satu lapis) dan memutarnya ke “sudut ajaib” yang tepat. Pada tahun 2018, peneliti yang dipimpin oleh Pablo Jarillo-Herrero pertama kali mengamati superkonduktivitas dalam konfigurasi ini, tetapi bukti pastinya masih sulit diperoleh. Kini, tim tersebut telah memberikan bukti kuat bahwa graphene terpelintir tiga lapis berperilaku seperti superkonduktor nonkonvensional lainnya, termasuk keberadaan node di celah energinya.
Node berarti elektron dalam arah tertentu tidak terikat berpasangan (pasangan Cooper) – ciri dari banyak material yang tidak konvensional. Kesenjangan energi, yang menentukan berapa banyak energi yang diperlukan untuk memutus pasangan elektron, bervariasi tergantung pada momentum elektron. Perilaku ini dikonfirmasi dengan membuat sandwich graphene-insulator-graphene dan mengukur penerowongan elektron, yang mengungkap struktur celah energi.
Kesederhanaan sebagai Keuntungan
Daya tarik graphene sudut ajaib bukan hanya sifat superkonduktifnya, namun kesederhanaannya. “Ini adalah sistem yang murni secara kimia. Ini hanya karbon,” jelas fisikawan Ali Yazdani. Tidak seperti cuprate kompleks, graphene menawarkan lingkungan yang lebih bersih untuk mempelajari fisika dasar superkonduktivitas nonkonvensional.
Jalan ke Depan
Konsensus yang berkembang di kalangan ilmuwan – yang didukung oleh berbagai konfirmasi eksperimental – menunjukkan bahwa twisted graphene bisa menjadi tempat pengujian yang ideal untuk mengembangkan teori pemersatu superkonduktivitas non-konvensional. Jika para peneliti dapat menguraikan mekanisme yang mendasarinya, mereka mungkin akan merekayasa material yang dapat melakukan superkonduktor pada suhu yang lebih tinggi, sehingga merevolusi teknologi energi.
Semakin konsisten bukti dari berbagai eksperimen, semakin dekat kita pada terobosan. Memahami cara kerja bahan-bahan ini akan membuka kemungkinan-kemungkinan yang belum pernah kita bayangkan.
