|
Graphene adalah serat karbon yang hanya disusun dari satu lapis
atom karbon yang tersusun dalam kisi sarang lebah. |
Sejak ditemukan tahun 2004 lalu, graphene digadang-gadang sebagai
material ajaib, yang ditakdirkan mengubah hidup manusia di abad ke-21. Graphene ditemukan oleh dua ilmuwan kelahiran Rusia, Andre Geim dan Konstantin Novoselov -- yang menjadi pemenang Nobel Bidang Fisika 2010.
Graphene
memiliki sifat yang menakjubkan, sekaligus membingungkan. Bagaimana
bisa sesuatu yang jutaan kali lebih tipis dari rambut manusia, punya
kekuatan 300 kali baja, dan 1.000 kali lebih konduktif atau bisa
mengalirkan panas lebih kuat dari silikon.
Seperti dimuat
CNN Labs,
peneliti graphene dari Massachusetts Institute of Technology (MIT),
Tomas Palacios menjelaskan mengapa material itu sungguh istimewa dan
menawarkan banyak harapan untuk masa depan.
Apa itu graphene?
Menurut
Tomas, graphene adalah serat karbon yang hanya disusun dari satu lapis
atom karbon yang tersusun dalam kisi sarang lebah.
Pengaturan
atom yang khusus membuat graphene memiliki sifat unik dan khusus.
Contohnya, arus listrik dalam graphene bergerak lebih cepat dari
material lain yang kita ketahui selama ini.
Demikian juga dengan
panas. Graphene adalah konduktor panas terbaik yang kita miliki saat
ini. Di atas itu, graphene adalah material paling tipis di dunia, namun
paling kuat. Lebih kuat dari baja, dan tentu saja, lebih ringan.
"Dan karena disusun dari satu lapis atom, bentuknya transparan dan fleksibel," kata Tomas.
Apa kegunaan graphene ?
Menurut
Tomas, aplikasi pertama, graphene akan digunakan untuk menggantikan
indium selenide -- logam yang relatif mahal -- dalam sel surya (
solar cells). "Setelah
itu mungkin kita akan menyaksikan peralatan komunikasi yang tak hanya
memakai graphene, tapi juga menggunakan material dua dua dimensi lain,"
kata Tomas. Perangkat telekomunikasi bakal jauh lebih tipis.
"Telepon selular akan terintegrasikan dalam -- misalnya -- pakaian,
lembaran kertas, atau jendela."
Kegunaan lain, membuat
benda-benda yang penampilannya transparan. "Pada dasarnya kita akan
memiliki peralatan elektronik yang tertanam hampir di manapun, di
jendela, kaca mata, dinding, di mana pun." Untuk mewujudkannya kita memerlukan material yang amat tipis dan transparan. Graphene mungkin yang selama ini kita cari.
Kapan produk yang memakai graphene ada di pasaran?
Tergantung
pada aplikasinya. "Saya yakin penggunaan graphene di sel surya, produk
display, dan lainnya mungkin bisa dipasarkan dalam beberapa tahun," kata
Tomas. Namun, untuk aplikasi yang lebih kompleks seperti komputer atau telepon genggam mungkin harus menunggu
lebih lama. Mungkin 5 sampai 10 tahun.
Tantangan apa yang kini dihadapi peneliti terkait graphene?
Salah
satu tantangan penting yang dihadapi terkait graphene adalah cara
material itu dikembangkan. Sebab, Graphene diisolasi menggunakan
teknik Scotch Tape, diisolasi dari grafit -- yang digunakan dalam
batang pensil dengan teknik yang rumit dan kompleks menggunakan selotip.
Dengan teknik seperti itu, kuantitas yang bisa dihasilkan masih
sedikit. "Masih dicari teknik yang tepat untuk mengembangkannya. Sudah
ada yang menjanjikan, namun masih prematur," kata Tomas.
Tantangan
lain, graphene adalah material yang mengandung selapis atom. Sifatnya
sangat retan. "Kami masih perlu memahami dengan lebih baik bagaimana
membuat perangkat dari graphene, dengan perlakuan selembut mungkin,
tanpa merusak formulanya.
Apakah ada perkembangan sejauh ini?
Baru-baru
ini Samsung Electronics mendemonstrasikan satu lapisan graphene
berdiameter 30 inchi. Jadi hanya dalam beberapa tahun, graphene yang
tadinya hanya serpihan menjadi 30 inchi. "Ambisi kami, suatu
hari nanti graphene bisa diproduksi dengan cara yang sama seperti
mencetak surat kabar. Ini akan mengubah industri elektronik secara
keseluruhan."
Apakah ada material lain yang mirip graphene?
Graphene
adalah material dua dimensi pertama yang ditemukan, tapi bukan
satu-satunya. Saat ini ada lebih dari 10 material dua dimensi dengan
sifat pelengkap yang bisa diintegrasikan dengan graphene. Misalnya,
Boron nitride (Boron nitrida) yang hanya selapis atom tebalnya, namun
alih-alih konduktor, material itu adalah isolator terbaik yang saat ini
kita ketahui.
Kapan produk berbasis graphene membanjiri pasaran?
Jika
mengkaji kebiasaan sebuah material baru berdampak di pasaran, itu butuh
waktu 20 tahun. Kita harus lebih sabar, namun, graphene kemungkinan
lebih cepat dari para material lain. Beberapa tahun mendatang
kita akan melihat perbaikan yang cukup signifikan dalam teknik
pertumbuhan dan sintesis bahan dua dimensi.
Pada tingkat
penelitian dasar kita akan mencoba memahami apa yang terjadi ketika
menumpukkan bahan-bahan tersebut satu di atas yang lain. Berpotensi
memunculkan banyak pemahaman baru, yang akan berujung pada perangkat
yang sama sekali baru. "Saya benar-benar yakin bahwa graphene
akan mengubah kehidupan kita. Persisnya bagaimana, saya tidak tahu, dan
saya pikir siapapun tak dapat mengetahuinya dengan pasti. Namun, tidak
ada material yang lebih tipis, lebih kuat atau lebih cocok untuk
menghantarkan listrik daripada graphene," kata Tomas.(Ein)
sumber:
copas01
|
Grafene adalah sesuatu yang jutaan kali lebih tipis dari rambut manusia, punya
kekuatan 300 kali baja, 20 kali lebih kuat dari berlian |
Sudah jadi pengetahuan umum, berlian dan grafit -- seperti yang
dipakai untuk isi pensil-- berbahan dasar sama: karbon. Reaksi yang
membentuk mereka menjadi penentu perbedaan dan nilai keduanya.
Berlian
terbentuk di kedalaman 150 kilometer, dengan tekanan sekitar 5 giga
pascal dengan temperatur sekitarnya 1.200 derajat Celcius. Membuatnya
menjadi benda yang superkeras. Bahkan
diamond -- Bahasa Inggris berlian -- berasal dari Bahasa Yunani
adamas yang berarti "tak bisa dihancurkan".
Sementara, grafit adalah jenis karbon yang mudah terbakar dan mudah
hancur ketika terkena tekanan. Tapi, jangan pernah remehkan isi pensil
itu!
Mungkin tak seorang pun pernah mengira, bahan isi pensil
menjadi pemicu sebuah revolusi. Namun, dengan mengupas dan mengisolasi
grafit isi pensil menjadi lapisan atom tebal menggunakan pita perekat
(selotip) biasa. Dua ilmuwan kelahiran Rusia, Andre Geim dan Konstantin
Novoselov, meraih Hadiah Nobel pada tahun 2010.
Mengarahkan
mereka pada penemuan sebuah 'material ajaib', yang ditakdirkan mengubah
hidup manusia di Abad ke-21: graphene atau grafena. Grafena adalah serat
karbon yang hanya disusun dari satu lapis atom karbon yang tersusun
dalam kisi sarang lebah. Saat ini, sebuah laboratorium riset di
Korea Selatan mungkin telah membuat lompatan dari teori ke praktis,
dengan mengembangkan cara untuk mensintetiskan grafena, yang berpotensi
untuk digunakan pada skala komersial.
Substansi, "kisi atom yang
sempurna" memiliki kemampuan menarik, yang membuatnya berpotensi
digunakan dalam berbagai industri dan untuk nyaris semua tujuan. Graphene
atau grafena punya kekuatan super, 20 kali lebih kuat dari berlian,
200 kali lebih kuat dari baja, namun 6 kali lebih ringan. Ia juga
bersifat sangat konduktif -- baik untuk menghantarkan listrik dan panas.
Jika itu belum cukup mengagumkan, graphene nyaris transparan,
kedap terhadap gas, dan memiliki sifat -- yang menurut para ilmuwan --
mudah diubah. Grafena merupakan salah satu bentuk alotrop
karbon, dasar dari semua kehidupan di Bumi. Alotrop karbon yang lebih
dikenal termasuk berlian dan grafit. Yang membuat grafena unik adalah
ketipisannya -- mempunyai ketebalan hanya satu atom saja, yaitu karbon
yang disusun menyamping pada kisi yang menyerupai sarang lebah dan
diperkirakan sebagai bahan semikonduktor tertipis di dunia.
Fleksibilitasnya membuat grafena bisa digunakan untuk membuat sebuah perangkat yang fleksibel atau bisa dipakai. "Grafena
memiliki banyak potensi, terutama dalam hal aplikasi industri untuk
perangkat optik dan elektronik," kata Ping Sheng, seorang Profesor
nanosains di Hong Kong University of Science and Technology, seperti Liputan6.com kutip dari
CNN, Kamis (10/4/2014).
Satu-satunya
hambatan adalah kuantitasnya. Seandainya grafena bisa diproduksi dalam
skala besar. "Jika bisa demikian, itu akan menjadi sebuah terobosan
besar." Selain ketipisan yang luar biasa, keunggulan lainnya
adalah beratnya yang ringan. Grafena bisa digunakan untuk membuat
komponen ultra-ringan untuk -- misalnya-- industri penerbangan, yang
secara dramatis mengurangi berat pesawat -- dan dengan demikian secara
signifikan meningkatkan efisiensi bahan bakar tanpa mengorbankan
kekuatannya. Luar biasa!
Grafena bahkan disebut-sebut sebagai
masa depan kondom. Bill and Melinda Gates Foundation tahun lalu
memberikan hibah U$ 100.000 untuk mendanai pengembangan alat kontrasepsi
berbahan grafena.
Tantangan
Salah satu tantangan penting produksi grafena adalah cara material itu
dikembangkan. Material itu masih harus diisolasi menggunakan teknik
Scotch Tape, diisolasi dari grafit -- yang digunakan dalam batang pensil
dengan teknik yang rumit dan kompleks menggunakan selotip.
Juga
konduktivitasnya yang tidak dapat diubah, yang berarti bahwa sebagai
semikonduktor, grafena tak berguna, meskipun peneliti bereksperimen
dengan substansi untuk mencari cara mengatasi masalah ini. Salah satu
solusi yang mungkin dilakukan adalah dengan menggunakan proses kimia.
Jika
kekurangan ini bisa diatasi, grafena bisa digunakan dalam berbagai
perangkat sebagai pengganti transistor silikon supercepat, yang sudah
mencapai kapasitas maksimal mereka. Grafena punya kemampuan seratus kali
mobilitas elektron silikon.
Keterbatasan lain datang dalam
bentuk produksi: saat ini hanya dapat disintesis dalam bentuk kristal
kecil. Meskipun ini cukup bagi para peneliti untuk menguji sifat-sifat
dan memahami manfaatnya, belumlah cukup memproduksinya untuk penggunaan
komersial secara massal.
Hingga kini, pendanaan publik dan
sektor swasta secara aktif mengeksplorasi substansi tersebut. Uni Eropa
menggelontorkan US$ 1,3 miliar dalam bentuk dana penelitian yang
berpotensi mengubahnya agar bisa digunakan dalam berbagai sektor,
termasuk elektronik, energi, kesehatan, dan konstruksi. Dana tersebut
untuk digunakan pada tahun 2013 hingga 2023.
Kemudian, Samsung
Advanced Institute of Technology pekan lalu mengumumkan telah
mengembangkan "metode sintesis terobosan" dalam produksi grafena, dan
berharap itu akan membuka jalan bagi komersialisasi bahan tersebut.
Hasilnya dipublikasikan dalam jurnal ilmiah
Science.
Samsung
melihat grafena sebagai "bahan yang sempurna" untuk perangkat generasi
berikutnya, dan terobosan yang bisa memiliki implikasi besar untuk
produksi komersial .
"Ini adalah salah satu terobosan paling
signifikan dalam penelitian grafena dalam sejarah," kata para peneliti
dalam sebuah pernyataan yang dikeluarkan oleh Samsung. " Kami berharap
penemuan ini bisa mempercepat komersialisasi grafena, yang bisa membuka
jalan bagi era baru teknologi elektronik berbasis konsumen."
Dalam
kemitraan dengan dengan Sungkyunkwan University, Samsung Advanced
Institute of Technology telah mempelopori gafena dalam skala selapis
wafer.
Sebelumnya, sudah dihasilkan satu lapisan graphene berdiameter 30 inchi. Namun dirasa kurang efektif.
Belum
terungkap, apakah Samsung berencana untuk membuat terobosan proses
sintesis massal, sebuah langkah yang cepat akan mempercepat adopsi
graphene dalam penggunaan sehari-hari .
Namun, menurut Sheng,
tidak akan lama lagi sebelum proses tersebut dilakukan secara luas.
"Saya pikir, tak mungkin mereka (Samsung) akan menyembunyikannya dalam
waktu lama, bahkan jika mereka menginginkannya... Akan ada banyak pabrik
di seluruh dunia melakukan hal yang sama," kata dia. (Rizki Gunawan)
sumber: copas02
0 komentar: