Aplikasi Superkonduktor pada
Magnetic Resonance Imaging/MRI
Pada
tahun 2003 tiga orang ilmuwan diberi Nobel Fisika yakni Alexei abrikosov,
Anthony legget dan Vitally Ginzburg, akibat temuan mereka mengenai perkembangan
teori superkonduktor. Mereka menemukan aplikasi superkonduktor, yakni sebuah
alat pencitra/pendiagnosa yang disebut Magnetic Resonance Imaging / MRI.
Super
konduktor adalah suatu sifat pada bahan yang tidak memiliki hambatan pada suhu
di bawah titik tertentu. Sebenarnya suatu bahan dapat berupa konduktor,
semikonduktor ataupun insulator, tergantung suhu yang mengenai bahan tersebut.
Selain itu dia akan menjadi superkonduktor pada temperatur dibawah suhu kritis.
Telah
diketahui bahwa suatu hambatan pada logam akan menurun secara bertahap jika
suhu diturunkan secara bertahap pula. Berdasarkan pengetahuan tersebut, banyak
ilmuwan yang melakukan penelitian lebih lanjut mengenai sifat tersebut. Hingga
pada suatu waktu seorang ilmuwan dari Belanda bernama Heike Kamerlingh Onnes,
menemukan superkonduktor suatu bahan. Onnes berhasil mencairkan helium hinggak
4 K atau – 2690c. Kemudian ia mempelajari sifat-sifat
kelistrikannya. Para ilmuwan lain memperkirakan bahwa elektron yang mengalir
pada konduktor akan berhenti mengalir pada suhu 0 mutlak, namun Onnes telah
membuktikan pada suhu tersebut hambatan menghilang.
Superkonduktor
dapat dijelaskan dengan menggunakan teori BCS (Berdeen, Cooper, dan Schriffer).
Ketiga ilmuwan
tersebut menjelaskan gejala superkonduktifitas dengan pasangan elektron, yang
sering disebut dengan pasangan cooper. Pasangan elektron dibentuk oleh pasangan
ion-ion positif dalam logam, yang mengakibatkan arus listrik akan bergerak
lebih merata sehingga terjadilah superkonduktivitas. Gejala ini menolak medan
magnet dari luar selama medan magnet luar tidak terlalu tinggi(efek Meissener).
Bila medan magnet luar melebihi batas kritis, maka superknduktivitas
menghilang. Ini adalah superkonduktor tipe I, untuk tipe II tidak menunjukkan
efek Meissener.
MRI yang ditemukan ketiga ilmuwan tersebut, mempunyai
pencitraan dengan resolusi sangat tinggi, melebihi CT SCAN, yang keduanya dapat
digunakan sebagai pendiagnose otak manusia. Sistem MRI terdiri dari
magnet(komponen alat utama), komputer, peralatan pemancar gelombang radio, dan
komponen skunder lainnya. Magnet yang digunakan sebesar 0.5-2 Tesla.(1 T =
10000 Gauss). Gradiennya 18 dan 27 militesla. Medan magnet utama dimasukkan
dalam pasien dalam keadaan stabil dan dengan medan magnet berkekuatan besar, gradiennya
membuat magnet utama berubah-ubah. Pasien harus berada pada pusat medan magnet
secara tepat. Bersamaan dengan denyut-denyut energi gelombang radio, pindaian
dapat menemukan titik sangat kecil dalam tubuh.
Seperti yang diketahui, kandungan air dalam tubuh manusia
mencapai 2/3 bobot manusia. Di mana terdapat perbedaan kandungan air pada
organ-organ manusia. Proses patologi tersebut di atas akan mencerminkan
perubahan kandungan air ini dengan gambar MRI. Di man a air adalah milekul yang
tersusun dari atom-atom hidrogen dan oksigen. Inti-inti atom H berperan sebagai
jarum mikroskopis. Ketika medan magnet kuat mengenai tubuh, inti-inti atom H
memiliki arah teratur. Bila diberi denyut gelombang radio yang spesifik untuk
atom H, maka kandungan energi inti-inti atom akan berubah. Kemudian gema
terjadi ketika inti-inti atom tersebut kembali pada keadaan semula. Di sinilah
dapat diketahui konsep-konsep fisika statistik, mengenai distribusi partikel
dalam atom.
Perbedaan osilasi kecil inti-inti atom H terdeteksi
dengan komputer dan membentuk gambar 3D yang mencerminkan struktur kimia
jaringan, termasuk kandungan air dan pergerakan molekul-molekul air. Hasil
tersebut menggambarkan lebih rinci mengenai jaringan-jaringan dan organ-organ
manusia.
Diambil Dari : www.Google.com/superkonduktor~Nobel
fisika 2003 teori superkonduktivitas dan superfluiditas.
Oleh : Achmad Rochaldi Guru kimia fisik ITB.
