KARAKTERISASI BAHAN SUPERKONDUKTOR BSCCO DIDOPING DENGAN TiO2.

NIM : 4122240001 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN 2016

RIWAYAT HIDUP

Alfrina Novita Silaban lahir di desa Bonandolok I, Kecamatan Sijamapolang, Kabupaten Humbang Hasundutan pada tanggal 12 November 1993, Ayah bernama Porman Silaban dan ibu bernama Renny Silitonga, merupakan anak ke 3 dari 7 bersaudara. Pada tahun 2000 memasuki pendidikan dasar di SD Negeri 174549 dan lulus tahun 2006. Pada tahun 2006 penulis melanjutkan sekolah ke SMP Negeri 1 Bonandolok I dan lulus pada tahun 2009 dan pada tahun 2009 penulis melanjutkan sekolah SMA N.1 Sijamapolang dan lulus pada tahun 2012. Pada tahun 2012 penulis di terima di Program Studi Fisika Jurusan Fisika di FMIPA Universitas Negeri Medan melalui jalur undangan BIDIKMISI. Adapun kegiatan ekstrakulikuler yang pernah diikuti adalah Unit Kegiatan Mahasiswa Kristen Protestan (UKMKP) dan Ikatan Keluarga Besar Kristen Fisika (IKBKF).

KARAKTERISASI BAHAN SUPERKONDUKTOR BSCCO DIDOPING DENGAN TiO2

Alfrina Novita Silaban (4122240001) ABSTRAK

Penelitian tentang karakterisasi bahan superkonduktor BSCCO didoping dengan TiO2 bertujuan untuk mengetahui membuat bahan superkonduktor

BTiSCCO, mengetahui hasil karakterisasi superkonduktor BTiSCCO berdasarkan uji XRD dan SEM. Sampel merupakan bahan BSCCO dan bahan BSCCO di doping dengan TiO2. Hasil terbaik analisa pola difraksi

XRD bahan BSCCO dengan perhitungan untuk parameter kisi 2223 adalah sebesar0,15% dan fasa 2212 sebesar 1,8% dan fasa 2201 sebesar 0,04%. Sedangkan bahan BTiSCCO fasa 2223 sebesar 2,12% dan fasa 2212 sebesar 1,14% sedangkan fasa 2201 tidak dapat data. Kesimpulan dari penelitian ini adalah dilakukan perhitungan untuk mengetahui kandungan fasa tiap-tiap sampel. Hasil karakterisasi uji SEM yaitu terdapat gumpalan. Hasil uji meissner yaitu tidak terjadi efek meissner disebabkan karena bahan superkonduktor bukan superkonduktor.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan kasih Nya karena telah memberikan kesehatan dan hikmat kepada sehingga penelitian skripsi ini dapat terselasikan. Adapun judul skripsi ini yang

berjudul ” Karakterisasi Bahan Superkonduktor BSCCO Didoping dengan

TiO”disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sain, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.

Dengan kerendahan hati penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang setinggi-tingginya kepada: Rektor Universitas Negeri Medan, Bapak Prof.Dr.Syawal Gultom, M.Pd, dan Dekan Fakultas MIPA UNIMED Bapak Dr. Asrin Lubis, M.Pd, Ketua jurusan Fisika, Bapak Alkhafi Maas Siregar, M.Si, atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan sarjana sains di UNIMED. Tidak lupa saya menyampaikan ucapan terimakasih kepada pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan penelitian sampai penyusunan skripsi antara lain Kepada Bapak Dr. Eidi Sihombing, M.S selaku dosen pembimbing skripsi, yang telah memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis selama masa pembuatan skripsi. Kepada Bapak Prof. Motlan Sirait, M.Sc, Ph.D selaku dosen penguji I, Bapak Drs. Abdul Hakim, M.Si, selaku dosen penguji II, Ibu Dr. Eva M. Ginting, M.Si selaku dosen penguji III yang telah memberikan kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini serta kepada Bapak Dr. Nurdin Siregar,M.Si selaku pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan dan nasehat selama masa perkuliahan.

Secara khusus saya ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada kedua orang tua saya Porman Silaban, Renny Silitonga, yang telah mendidik dan membesarkan saya serta telah mendukung saya selama penelitian dan juga kepada abang saya Lindung Silaban, Miduk Silaban dan adik saya Lestari Silaban, Markus Silaban, Ari Silaban dan Jennyfer Silaban yang tidak pernah berhenti memberi doa, semangat, dukungan dan kasih sayangnya baik berupa moral dan materi kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan pada waktunya.

Penulis juga berterimakasih kepada kepala Laboratorium Fisika UNIMED, Drs. Abd. Hakim S, M.Si yang telah memberikan izin penelitian di Laboratorium fisika UNIMED, dan juga kepada Kak Riana serta Bang Arman yang telah membantu pengujian penelitian. Tidak lupa juga berterimakasih kepada kepala Laboratorium kimia PTKI-Medan, yang telah memberikan ijin penelitian di laboratorium kimia PTKI-Medan dan kepad Bang Juna sihombing serta asisten yang telah membantu.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Nurhayati Purba sebagai teman seperjuangan saya yang telah memberikan dukungan dan merasakan suka-duka dalam penelitian dan juga kepada teman seperjuangan saya Fisika Nondik 2012 yang telah menjadi saudara dan teman terbaik yakni, Nila, Gloria, Peter, Martha, Konny, Erni, Juliana,Reza, Heryanto, Viktor, Wahyu, Suryani, Ibrahim, Marnala, Irma, Rita, Habibi, Marlina, Denny, Sri, Isrin, Evan, Hendro, Gordon, Andi, Lily, Renny, Intan, Kartika, Clara, Elvina, Fadillah, Nurhidayah, Cindy, Dinie. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Kak Haryati Lubis, Adik Mei, kak Sinta Siagian, Kak Era, Rina, Selloh, Claudia, Ruth, Yohana, Febri, Teresha, Fansela yang telah memberikan dukungan dan motivasi.

Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi ini namun penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun tata bahasa dan penulisan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang superkonduktor. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.

Medan , Agustus 2016 Penulis,

Alfrina Novita Silaban NIM 4122240001

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Pengesahan i

Riwayat Hidup ii

Abstrak iii

Kata Pengantar iv

Daftar Isi vi

Daftar Gambar viii

Daftar Tabel ix

Daftar Lampiran

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Batasan Masalah 3

1.3. Rumusan Masalah 4

1.4. Tujuan Penelitian 4

1.5. Manfaat Penelitian

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sejarah Superkonduktor 5

2.2. Tipe Superkonduktor 6 2.2.1. Superkonduktor Tipe I 6

2.2.2 Superkonduktor Tipe II 8

2.3. Superkonduktor Suhu Tinggi 9

2.4 Bahan Superkonduktor 10

2.4.1 Bi-basis Superkonduktor 10

2.4.2 Dopan Pada Superkonduktor 13

2.4.3 Fasa BSCCO 13

2.4.3.1 Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ (Bi-2223) 13

2.4.4. Struktur Kristal 14

2.5 Suhu Kritis (Tc) 16

2.5.1 Suhu Transisi 16

2.6. Rapat Arus Listrik (Jc) 17

2.7 Hambatan Jenis (Resistivitas) Nol 18 2.8 Medan Magnet Kritis (Hc) 18 2.8.1 Diagmanetik Sempurna 19

2.10 Teori Superkonduktor 22

2.10.1 Teori BCS 22

2.10.2 Efek Meissner 22

2.11 Karakterisasi Nanosuperkonduktor 23

2.11.1 Uji XRD 23

2.11.2 Uji Scanning Elektron Microscope (SEM) 26

BAB III METODE PENELITIAN

3.1.1. Tempat Penelitian 29

3.2. Alat dan Bahan Penelitian 29

3.2.1 Alat Penelitian 29

3.2.2 Bahan Penelitian 30

3.3 Prosedur Penelitian 30

3.4 Metode Penelitian 31

3.4.1 Penimbangan Bahan BSCCO Doping TiO 32

3.4.2 Penggerusan 32

3.4.2.1 Penggerusan Pertama 32

3.4.2.1 Pencampuran Bahan 32

3.4.3 Pemanasan 32

3.4.3.1 Pengeringan 32

3.4.3.2 Kalsinasi 33

3.4.3.3 Penggerusan Kedua 33

3.4.3.4 Sintering 32

3.5 Karakterisasi 34

3.5.1 Pengujian Menggunakan XRD 34

3.5.2 Pengujian Menggunakan SEM 34

3.6 Peletisasi 35

3.7 Teknik Analisa Data 35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian 29

4.1.1 Karakterisasi XRD (X-Ray Diffraction) 32

4.2 Hasil Pengujian SEM (Scanning Electron Microscopy) 32

4.2.1 Morfologi Permukaan BSCCO 32

4.2.2 Morfologi Permukaan BTiSCCO 32

4.3 Uji Meissner 32

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 29

5.2 Saran 32

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Berdasarkan Perubahan Temperatur, Hambatan Menjadi Nol 5

Gambar 2.2. Struktur dari BSCCO 10

Gambar 2.3. Struktur Kristal Orthorombik Fasa Bi-2223 11

Gambar 2.4. Penurunan Bertahap Resistivitas Mendekati Suhu Kritis Tc 16

Gambar 2.5. Hubungan antara resistivitas dengan suhu 17

Gambar 2.6. Garis-Garis Medan Magnet Disekitar Bidang Superkonduktor

Dalam Medan Magnet Konstan 18

Gambar 2.7. Kristal YBCO pada kurva histeris 20

Gambar 2.8. Superkonduktor Mengalami Efek Meissner 21

Gambar 2.9. Hasil karakterisasi XRD Ti3SiC2 23

Gambar 3.1. Menimbang Bahan Menggunakan Alat Timbangan Digital 28

Gambar 3.2. Menggerus Bahan Menggunakan Mortar Dan Pastel 28

Gambar 3.3. Mencampur Bahan Di dalam Mortar 29

Gambar 3.4. Proses Pemanasan Pertama Menggunakan Furnace 29

Gambar 3.5. Proses Kalsinasi Menggunakan Furnace 30

Gambar 3.6. Penggerusan Kedua Menggunakan Mortar Dan Pastel 30

Gambar 3.7. Proses Sintering Pada Suhu Bertahap 31

Gambar 4.1. Hasil Eksperimen Uji XRD Bahan BSCCO dan BTiSCCO 34

Gambar 4.2 Hasil perbandingan XRD sampel BSCCO 34

Gambar 4.3 Hasil perbandingan XRD sampel BTiSCCO 36

Gambar 4.4 Morfologi Sampel BSCCO perbesaran 500 X 37

Gambar 4.5 Morfologi Sampel BSCCO perbesaran 1000 X 38

Gambar 4.6 Morfologi Sampel BSCCO 39

Gambar 4.8 Morfologi Sampel BTiSCCO perbesaran 1000 X 39 Gambar 4.9 Hasil Perbandingan Morfologi Sampel Perbesaran 2000 X 40 Gambar 4.10 Karakterisasi Sifat magnetic dengan Uji Meissner 41

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Logam Murni Tipe I Superkonduktor 7

Tabel 2.2. Bahan Superkonduktor Tipe II 8

Tabel 2.3. Suhu Transisi Superkonduktor Berdasarkan Tahun Penemuan 9

Tabel 2.4. Jarak antar Atom pada Fasa Bi-2223 13

Tabel 2.5 Tc dan Kisi Parameter Tiga Sistem 15 Tabel 2.6. Titik Kisi Bravais dan Geometri pada Sistem Kristal 15

Tabel 2.7. Suhu kritis Tc, Ukuran Penetrasi λ(0), Panjang Koherens

Intrinsik ε0 dan Medan Magnet Kritis Hc 16

Tabel 2.8 Titik Leleh dan Titik Didih Bahan Superkonduktor BSCCO 16

Tabel 3.1. Alat Penelitian 29

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Lampiran fraksi volume 56

Lampiran 2. Lampiran quality Analysis 67

Lampiran 3. Lampiran Basic Proses 77

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Material mempunyai arti penting bagi perkembangan teknologi yang akhirnya akan berpengaruh pada aspek kehidupan masyarakat. Superkonduktor adalah bahan penghantar listrik yang memiliki resistansi nol ketika berada dibawah suhu tertentu yang dinamakan suhu kritis (Tc) bahan tersebut. Teknologi superkonduktor mulai berkembang pesat sejak ditemukannya superkonduktor suhu kritis tinggi (SKT) pada tahun 1986. SKT adalah berupa bahan oksida atau keramik yang berinduk pada senyawa kuprat (Cu-O) dengan komposisi kimiawi yang multi komponen. Bahan SKT ini telah banyak dikembangkan dalam aplikasi teknologi yang bervariasi luas, mulai dari aplikasi piranti elektronik, transmisi daya berkapasitas besar, peralatan yang menggunakan medan magnet berkekuatan tinggi, sampai dengan berbagai peralatan teknik yang menggunakan efek levitasi magnetik (Nurmalita, 2013).

Salah satu bahan SKT yang banyak dikaji adalah sistem Bi-Sr-Ca-Cu-O (BSCCO) yang dikenal juga sebagai bahan superkonduktor berbasis Bi (Nurmalita, 2013). Sistem Pb2Ba2Ca2CU3O9 juga senyawa oksida keramik yang

mempunyai struktur berlapis-lapis dengan ciri khas sisipan lapisan CuO2. Korelasi

antara struktur superkonduktor dengan suhu kritis telah dijelaskan oleh Frello,T., sehingga pembentukan struktur berdasarkan Planar Weight Disparity (PWD) dimaksudkan untuk meningkatkan suhu kritis superkonduktor. Superkonduktor ini pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuan Belanda yang bernama Kamerlingh Onnes pada tahun 1991. Pada suhu kritis, material superkonduktor mengalami transisi fase dari hambatan listrik normal menjadi superkonduktif, dengan demikian sesuai hukum ohm maka arus yang mengalir pada suatu material superkonduktor sangat besar dan bahkan dapat mencapai tak berhingga. Material pertama yang menunjukkan sifat superkonduksi ditemukan pada bahan merkuri dengan suhu kritis, TC = 4,2 K.

Hasil penelitian material superkonduktor yang mempunyai suhu kritis yang lebih tinggi hingga 135 K yang disebut bahan superkonduktor suhu tinggi (high temperature superconductors). Penelitian dalam bidang superkonduktor ini terus dilakukan hingga saat ini untuk mendapatkan suhu kritis hingga mencapai suhu kamar, sifat magnetisasi yang baik dan senyawa pembangunan yang mudah diperoleh sehingga aplikasi bahan superkonduktor dapat dilakukan dengan kondisi normal.

Penemuan selanjutnya oleh De haas dan Voodg pada tahun 1930 yaitu superkonduktor paduan Pb-Bi mempunyai Tc = 8,8 K. Pada tahun 1933 Meissner dan Ochsenfeld menemukan gejala diamagnetik sempurna (penolakan fluks magnetik) dalam bahan superkonduktor. Pada tahun 1973, Tc yang diperoleh baru mencapai 23,2 K yaitu paduan logam Nb3Ge (Aktar, 2011).

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh H. Maeda pada tahun 1988 terindentifikasi bahwa superkonduktor BSCCO memiliki tiga fasa yaitu fasa 2201, fasa 2212, fasa 2223. Suhu kritis dari fasa 2201, fasa 2212, fasa 2223 secara berturut-turut adalah 20 K, 80 K, dan 110 K. BSSCO ini memiliki sifat mekanik yang bagus sehingga mudah dibentuk, tidak mudah patah, tidak beracun, dan dapat dikembangkan untuk pembuatan lapisan tipis (Darsono., dkk, 2015). Fasa 2223 paling potensial untuk aplikasi dibandingkan dengan fasa-fasa lainnya karena suhu kritisnya tinggi. Kendala yang dihadapi dalam mendapatkan fasa 2223 murni adalah ketika mensintesa fasa 2223 masih tercampuri dengan fasa lain yang tidak menguntungkan maupun pengotor seperti Ca2PbO4 (Lusiana, 2015).

Kendala terbesar yang masih menghadang terapan superkonduktor adalah bahwa superkonduktivitas bahan barulah muncul pada suhu yang amat rendah, jauh dibawah 0oC, dengan demikian niat penghematan pemakaian daya listrik masih harus bersaing dengan biaya pendinginan yang harus dilakukan. Oleh sebab itu para ahli sampai sekarang terus berlomba-lomba menemukan bahan superkonduktor yang dapat beroperasi pada suhu tinggi.

Aplikasi bahan superkonduktor ukuran nano (nanosized superconductors) dalam industri sangat prospektif pada masa-masa mendatang, terutama dalam bidang industri tenaga listrik. Penelitian melalui sintesis dan karakterisasi

superkonduktor telah dilakukan pada skala bulk (Zelaty, 2014). Sistem YBCO skala mikro dari precursor nonstoikiometris, dikonfirmasi bahwa efek Meissner YBCO peka terhadap jumlah atom O, tetapi tidak peka terhadap jumlah mol atom-atom logamY, badan Cu.

Berdasarkan paparan diatas maka peneliti membuat judul “Karakterisasi Superkonduktor Bahan Nanopartikel BSCCO Didoping Dengan TiO”.

1.2 RuangLingkup 1.2.1 Batasan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan bahan superkonduktor BSCCO dan Ti yang dibuat dari bahan Bismuth Oksida, Stonsium Oksida, Kalsium Oksida, Kopper Oksida, dan Titanium Oksida untuk membentuk BTiSCCO dimana unsur pembentuknya dalam ukuran nanopartikel yang dikarakterisasi melalui uji PSA, uji XRD, dan uji SEM.

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dituliskan perumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pembuatan bahan superkonduktor menggunakan bahan-bahan nanopartikel?

2. Bagaimana karakterisasi bahan superkonduktor BSCCO berdasarkan uji XRD di doping dengan TiO?

3. Bagaimana karakterisasi bahan superkonduktor BSCCO berdasarkan uji SEM di doping dengan TiO?

4. Bagaimana karakterisasi superkonduktor BSCCO berdasarkan uji Meissner di doping dengan TiO?

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah

2. Mengetahui hasil karakterisasi superkonduktor BTiSCCO berdasarkan uji XRD.

3. Mengetahui hasil karakterisasi superkonduktor BTiSCCO berdasarkan uji SEM.

4. Mengetahui hasil karakterisasi superkonduktor BTiSCCO berdasarkan uji Meissner.

1.5. Manfaat Penelitian

1. Memberikan informasi dasar tentang karakterisasi dari suatu sampel superkonduktor dalam ukuran nanopartikel berdasarkan pengujian uji XRD, dan uji SEM.

2. Dapat digunakan untuk pengembangan penelitian berbahan

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN

1. Hasil pola difraksi sinar-X fasa BSCCO adalah parameter kisi yang diuji dengan XRD a = 5.3900 Å, b = 5.3900 Å, c = 30.7250 Å dan diolah dengan menggunakan software match disimpulkan adalah tetragonaal. Fasa BTiSCCO 0,1 gram parameter kisi, a = 5.4080 Å, b = 5.4130 Å, c = 30.8710 Å disimpulkan orthorhombic. Berdasarkan pengolahan data menggunakan software match, fasa superkonduktor yang lebih dominan adalah fasa 2212 dan 2223.

2. Hasil XRD tidak menunjukkan superkonduktor, hal ini disebabkan oleh proses pencampuran dan penggerusan yang tidak sesuai.

3. Berdasarkan pengujian SEM morfologi sampel berupa gumpalan-gumpalan yang tidak merata, hal ini diakibatkan karena penggerusan yang tidak konstan.

4. Dari hasil uji Meissner, untuk sampel 1 efek Meissnernya tidak teramati sedangkan untuk sampel 2 mengalami pergeseran super magnet oleh sampel tetapi tidak sampai terangkat. Dalam penelitian ini bahan superkonduktor BiTiSCCO belum mampu menunjukkan efek Meissner yang kuat.

5.2 SARAN

1. Pada saat melakukan penggerusan sebaiknya dilakukan dengan hati-hati dan menggunakan alat-alat yang bersih sehingga tidak tercampur bahan pengotor dan dilakukan dengan kecepatan tetap supaya lebih homogen. 2. Bahan-bahan yang digunakan memiliki kemurnian yang tinggi, sehingga

tidak mengandung banyak pengotor.

3. Sebaiknya suhu furnace dikontrol dengan baik pada saat melakukan proses kalsinasi dan sintering supaya benar-benar tercampur.

DAFTAR PUSTAKA

Akhtar.M.J, 2011, 100 Years Of Superconductivity (1911-2011). Electronic and Magnetic Materials Group, Physics Division, Directorate of Science, PINSTECH, P.O. Nilore, Islamabad, Pakistan

Christina.M, dan Gerhard.G., 2012, Institute for Chemical Technology of Inorganic Materials, Johannes Kepler University, A 4040 Linz, (460-462). Cuprate Superconductors On Titanium Substrates, Austria

Darsono, Agung Imaduddin, kati Raju, Dang-Hyok Yoon, 2015, Synthesis and Characterization Of Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O7 Superkonducting Oxide by

High-Energy Milling, Journal of Superconductivity and Novel

Magnetism, 28.8, Hal 2259-2266.

Edgar.A., Pedro.A., Mark., Juan., 2013, Phisica C 495 (109-113). Electrospinning synthesis of superconducting BSCCO nanowires, USA

Enang Saepuloh., Riza Iskandar., Fandi Angga Prasetya., Gelys Annisa Nindry., Hiromi Taniguchi., 2013, Pengukuran Resistivitas Bahan Organik Superkonduktor β-(BEDTTTF)2ICI2 dengan Metode Four Point Probe. Jurnal Fisika Indonesia. 17, 49, Hal 1410-2994.

Fei.G., Changlai., 2014., Low temperature sintering and microwave dielectric properties of 0.2Ca0.8Sr0.2TiO3–0.8Li0.5Sm0.5TiO3 ceramics with BaCu

(B2O5) additive and TiO2 dopant., Materials Research Bulletin., 61, Hal 245-251., China.

John Ellis CERN., Peter Knight Imperial College London., Martin Rees University of Cambridge., 2011, Superconductivity. Physics World

Kopnin,N.B., 2009, Introduction to The Theory of Superconductivity, Finland, Hensinki University of Technology.

Lydia.R., Darmanto., 2012, Nanokristalisasi Superkonduktor (Bi,Pb)2Sr2CaCu2O

10+6 dengan Metode Pencampuran Basa, FMIPA ITS, Surabaya, Berkala

Fisika Indonesia. 4.1-2, Hal 22-26.

Lusiana., 2013, Proses Pembuatan Material Superkonduktor Bscco Dengan Metoda Padatan, Pusat Penelitian Metalurgi LIPI, 28, 2, Hal 73-82.

Nurmalita., 2011, The Effect Of Pb Dopant on The Volume Fraction of BSCCO-2212 Superconducting Crystal, FMIPA Universitas Syiah Kuala, Jurnal

Nurmalita., Amani Nailul., dan Fauzi., 2013, XRD Analysis Of Bi-2212 Superconductors: prepared By The Self-Flux Method, FMIPA Universitas Syiah Kuala, Jurnal Natural.13.1 Hal 23- 27.

Raudah., Eko Hadi Sujiono., Subaer., 2011, Karakterisasi Bahan Paduan Nd1+xBa2-xCu3O7 Yang Ditumbuhkan Dengan Metode Reaksi Padatan. Jurusan Fisika Universitas Negeri Makassar JSPF 7. 2. Hal 166-173

Shan., Yan., Zhou., Li., Wang., Zhang., 2012, Superconducting Properties of Ti3SiC2 Doped Bulk MgB2 Superconductor, Rare Metal Materials and

Engineering, 41(7): 1135-1138.

Sikha.K., 2013, Synthesis and Characterization Of Gd Doped BSCCO-2212.

Department Of Physics National Institute of Technology Rourkela

.Rourkela, Odisha, India .

Varsney, Pankaj, Jyotshana Gaur, 2014, Cascade Stucutral Analysis and Characterization of High- Temperature Superconductivity, SRM University, IJESRR, 1, 2, Hal 164-169.

Yuni.S, 2012, Sintesis Superkonduktor Bscco Dengan Variasi Bi Dan Pb Melalui Metode Sol Gel Dan Analisis Pola Difraksi Sinar X Menggunakan Metode Rietveld Fullprof, Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret,.

Zelati.A, Ahmad.A, Ahmad.H, 2014, Effect of Eu2O3 Nanoparticles Addition on

Structural and Superconducting Properties of BSCCO, Springer, Simon Fraser University, Canada.

Widodo.H., 2010., Nanokristalisasi Superkonduktor Bi2SrCa2Cu3O10+x dan

Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10+6 dengan Metode Kopresipitasi dan

Pencampuran Basah., Pusat Penelitian Fisika – LIPI, Komplek LIPI - Jl. Cisitu Sangkuriang 21/154D., 28, Bandung.

Zakaullah.K., 2008, Preparation And Characterzation of Bi Based High Tc Superconducters, Ghulam Islag Khan Institude Of Enginering Sciences

Hasil penelitian material superkonduktor yang mempunyai suhu kritis yang lebih tinggi hingga 135 K yang disebut bahan superkonduktor suhu tinggi (high temperature superconductors). Penelitian dalam bidang superkonduktor ini terus dilakukan hingga saat ini untuk mendapatkan suhu kritis hingga mencapai suhu kamar, sifat magnetisasi yang baik dan senyawa pembangunan yang mudah diperoleh sehingga aplikasi bahan superkonduktor dapat dilakukan dengan kondisi normal.

Penemuan selanjutnya oleh De haas dan Voodg pada tahun 1930 yaitu superkonduktor paduan Pb-Bi mempunyai Tc = 8,8 K. Pada tahun 1933 Meissner dan Ochsenfeld menemukan gejala diamagnetik sempurna (penolakan fluks magnetik) dalam bahan superkonduktor. Pada tahun 1973, Tc yang diperoleh baru mencapai 23,2 K yaitu paduan logam Nb3Ge (Aktar, 2011).

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh H. Maeda pada tahun 1988 terindentifikasi bahwa superkonduktor BSCCO memiliki tiga fasa yaitu fasa 2201, fasa 2212, fasa 2223. Suhu kritis dari fasa 2201, fasa 2212, fasa 2223 secara berturut-turut adalah 20 K, 80 K, dan 110 K. BSSCO ini memiliki sifat mekanik yang bagus sehingga mudah dibentuk, tidak mudah patah, tidak beracun, dan dapat dikembangkan untuk pembuatan lapisan tipis (Darsono., dkk, 2015). Fasa 2223 paling potensial untuk aplikasi dibandingkan dengan fasa-fasa lainnya karena suhu kritisnya tinggi. Kendala yang dihadapi dalam mendapatkan fasa 2223 murni adalah ketika mensintesa fasa 2223 masih tercampuri dengan fasa lain yang tidak menguntungkan maupun pengotor seperti Ca2PbO4 (Lusiana, 2015).

Kendala terbesar yang masih menghadang terapan superkonduktor adalah bahwa superkonduktivitas bahan barulah muncul pada suhu yang amat rendah, jauh dibawah 0oC, dengan demikian niat penghematan pemakaian daya listrik masih harus bersaing dengan biaya pendinginan yang harus dilakukan. Oleh sebab itu para ahli sampai sekarang terus berlomba-lomba menemukan bahan superkonduktor yang dapat beroperasi pada suhu tinggi.

Aplikasi bahan superkonduktor ukuran nano (nanosized superconductors) dalam industri sangat prospektif pada masa-masa mendatang, terutama dalam bidang industri tenaga listrik. Penelitian melalui sintesis dan karakterisasi

superkonduktor telah dilakukan pada skala bulk (Zelaty, 2014). Sistem YBCO skala mikro dari precursor nonstoikiometris, dikonfirmasi bahwa efek Meissner YBCO peka terhadap jumlah atom O, tetapi tidak peka terhadap jumlah mol atom-atom logamY, badan Cu.

Berdasarkan paparan diatas maka peneliti membuat judul “Karakterisasi

Superkonduktor Bahan Nanopartikel BSCCO Didoping Dengan TiO”.

1.2 RuangLingkup 1.2.1 Batasan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan bahan superkonduktor BSCCO dan Ti yang dibuat dari bahan Bismuth Oksida, Stonsium Oksida, Kalsium Oksida, Kopper Oksida, dan Titanium Oksida untuk membentuk BTiSCCO dimana unsur pembentuknya dalam ukuran nanopartikel yang dikarakterisasi melalui uji PSA, uji XRD, dan uji SEM.

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dituliskan perumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pembuatan bahan superkonduktor menggunakan bahan-bahan nanopartikel?

2. Bagaimana karakterisasi bahan superkonduktor BSCCO berdasarkan uji XRD di doping dengan TiO?

3. Bagaimana karakterisasi bahan superkonduktor BSCCO berdasarkan uji SEM di doping dengan TiO?

4. Bagaimana karakterisasi superkonduktor BSCCO berdasarkan uji Meissner di doping dengan TiO?

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah

2. Mengetahui hasil karakterisasi superkonduktor BTiSCCO berdasarkan uji XRD.

3. Mengetahui hasil karakterisasi superkonduktor BTiSCCO berdasarkan uji SEM.

4. Mengetahui hasil karakterisasi superkonduktor BTiSCCO berdasarkan uji Meissner.

1.5. Manfaat Penelitian

1. Memberikan informasi dasar tentang karakterisasi dari suatu sampel superkonduktor dalam ukuran nanopartikel berdasarkan pengujian uji XRD, dan uji SEM.

2. Dapat digunakan untuk pengembangan penelitian berbahan superkonduktor dimasa yang akan datang.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN

1. Hasil pola difraksi sinar-X fasa BSCCO adalah parameter kisi yang diuji dengan XRD a = 5.3900 Å, b = 5.3900 Å, c = 30.7250 Å dan diolah dengan menggunakan software match disimpulkan adalah tetragonaal. Fasa BTiSCCO 0,1 gram parameter kisi, a = 5.4080 Å, b = 5.4130 Å, c = 30.8710 Å disimpulkan orthorhombic. Berdasarkan pengolahan data menggunakan software match, fasa superkonduktor yang lebih dominan adalah fasa 2212 dan 2223.

2. Hasil XRD tidak menunjukkan superkonduktor, hal ini disebabkan oleh proses pencampuran dan penggerusan yang tidak sesuai.

3. Berdasarkan pengujian SEM morfologi sampel berupa gumpalan-gumpalan yang tidak merata, hal ini diakibatkan karena penggerusan yang tidak konstan.

4. Dari hasil uji Meissner, untuk sampel 1 efek Meissnernya tidak teramati sedangkan untuk sampel 2 mengalami pergeseran super magnet oleh sampel tetapi tidak sampai terangkat. Dalam penelitian ini bahan superkonduktor BiTiSCCO belum mampu menunjukkan efek Meissner yang kuat.

5.2 SARAN

1. Pada saat melakukan penggerusan sebaiknya dilakukan dengan hati-hati dan menggunakan alat-alat yang bersih sehingga tidak tercampur bahan pengotor dan dilakukan dengan kecepatan tetap supaya lebih homogen. 2. Bahan-bahan yang digunakan memiliki kemurnian yang tinggi, sehingga

tidak mengandung banyak pengotor.

3. Sebaiknya suhu furnace dikontrol dengan baik pada saat melakukan proses kalsinasi dan sintering supaya benar-benar tercampur.

DAFTAR PUSTAKA

Akhtar.M.J, 2011, 100 Years Of Superconductivity (1911-2011). Electronic and Magnetic Materials Group, Physics Division, Directorate of Science, PINSTECH, P.O. Nilore, Islamabad, Pakistan

Christina.M, dan Gerhard.G., 2012, Institute for Chemical Technology of Inorganic Materials, Johannes Kepler University, A 4040 Linz, (460-462). Cuprate Superconductors On Titanium Substrates, Austria

Darsono, Agung Imaduddin, kati Raju, Dang-Hyok Yoon, 2015, Synthesis and Characterization Of Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O7 Superkonducting Oxide by

High-Energy Milling, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, 28.8, Hal 2259-2266.

Edgar.A., Pedro.A., Mark., Juan., 2013, Phisica C 495 (109-113). Electrospinning synthesis of superconducting BSCCO nanowires, USA

Enang Saepuloh., Riza Iskandar., Fandi Angga Prasetya., Gelys Annisa Nindry., Hiromi Taniguchi., 2013, Pengukuran Resistivitas Bahan Organik Superkonduktor β-(BEDTTTF)2ICI2 dengan Metode Four Point Probe.

Jurnal Fisika Indonesia. 17, 49, Hal 1410-2994.

Fei.G., Changlai., 2014., Low temperature sintering and microwave dielectric properties of 0.2Ca0.8Sr0.2TiO3–0.8Li0.5Sm0.5TiO3 ceramics with BaCu

(B2O5) additive and TiO2 dopant., Materials Research Bulletin., 61, Hal 245-251., China.

John Ellis CERN., Peter Knight Imperial College London., Martin Rees University of Cambridge., 2011, Superconductivity. Physics World

Kopnin,N.B., 2009, Introduction to The Theory of Superconductivity, Finland, Hensinki University of Technology.

Lydia.R., Darmanto., 2012, Nanokristalisasi Superkonduktor (Bi,Pb)2Sr2CaCu2O

10+6 dengan Metode Pencampuran Basa, FMIPA ITS, Surabaya, Berkala Fisika Indonesia. 4.1-2, Hal 22-26.

Lusiana., 2013, Proses Pembuatan Material Superkonduktor Bscco Dengan Metoda Padatan, Pusat Penelitian Metalurgi LIPI, 28, 2, Hal 73-82.

Nurmalita., 2011, The Effect Of Pb Dopant on The Volume Fraction of BSCCO-2212 Superconducting Crystal, FMIPA Universitas Syiah Kuala, Jurnal Natural. 11,.2 Hal 52-57.

Nurmalita., Amani Nailul., dan Fauzi., 2013, XRD Analysis Of Bi-2212 Superconductors: prepared By The Self-Flux Method, FMIPA Universitas Syiah Kuala, Jurnal Natural.13.1 Hal 23- 27.

Raudah., Eko Hadi Sujiono., Subaer., 2011, Karakterisasi Bahan Paduan Nd1+xBa2-xCu3O7 Yang Ditumbuhkan Dengan Metode Reaksi Padatan.

Jurusan Fisika Universitas Negeri Makassar JSPF 7. 2. Hal 166-173

Shan., Yan., Zhou., Li., Wang., Zhang., 2012, Superconducting Properties of Ti3SiC2 Doped Bulk MgB2 Superconductor, Rare Metal Materials and

Engineering, 41(7): 1135-1138.

Sikha.K., 2013, Synthesis and Characterization Of Gd Doped BSCCO-2212. Department Of Physics National Institute of Technology Rourkela .Rourkela, Odisha, India .

Varsney, Pankaj, Jyotshana Gaur, 2014, Cascade Stucutral Analysis and Characterization of High- Temperature Superconductivity, SRM University, IJESRR, 1, 2, Hal 164-169.

Yuni.S, 2012, Sintesis Superkonduktor Bscco Dengan Variasi Bi Dan Pb Melalui Metode Sol Gel Dan Analisis Pola Difraksi Sinar X Menggunakan Metode Rietveld Fullprof, Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret,.

Zelati.A, Ahmad.A, Ahmad.H, 2014, Effect of Eu2O3 Nanoparticles Addition on

Structural and Superconducting Properties of BSCCO, Springer, Simon Fraser University, Canada.

Widodo.H., 2010., Nanokristalisasi Superkonduktor Bi2SrCa2Cu3O10+x dan Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10+6 dengan Metode Kopresipitasi dan Pencampuran Basah., Pusat Penelitian Fisika – LIPI, Komplek LIPI - Jl. Cisitu Sangkuriang 21/154D., 28, Bandung.

Zakaullah.K., 2008, Preparation And Characterzation of Bi Based High Tc Superconducters, Ghulam Islag Khan Institude Of Enginering Sciences and technology, Pakistan, Thesis.