Grafena, Material Ajaib Pemicu Revolusi

Kepada material inilah teknologi berharap. Grafena bisa membuat komputer seribu kali lebih cepat atau smartphone, layar sentuh lebih tipis. Ilmuwan kini ingin memproduksi materi paling tipis di dunia itu secara massal

Bukan rahasia lagi jika Grafena dianggap oleh ilmuwan sebagai materi ajaib. Pasalnya bahan semikonduktor yang ditemukan oleh Andre K. Geim dan Kostya Novoselov itu adalah material paling tipis di dunia, tapi juga sangat kuat dan lebih keras ketimbang berlian.

Sejauh ini Grafena terbukti sulit untuk diproduksi secara masal. Berbagai metode yang dikembangkan ilmuwan sering berujung pada dua hal, yakni memproduksi grafena berkualitas tinggi tapi dalam skala kecil, atau membuatnya secara massal dengan risiko kerusakan yang terlampau tinggi.

Namun sebuah tim dari Inggris dan Irlandia melaporkan, mereka berhasil membuat selembar gravena berukuran mikroskopik dengan menggunakan blender. Para ilmuwan mencampurkan grafit, bahan yang dipakai untuk membuat mata pensil, dengan "cairan pengikis".

Mengandalkan Blender Dapur

Hasilnya adalah selembar grafena setebal satu nanometer dan memiliki panjang 100 nanometer. Ilmuwan mengaku, putaran pisau blender memisahkan grafit menjadi grafena tanpa merusak struktur dua dimensinya.

Quote:

"Kami mengembangkan metode baru produksi lembar grafena," tutur Jonathan Coleman, profesor Fisika di Trinty College Dublin. "Metode ini bisa memproduksi grafena dalam jumlah besar tanpa kerusakan sama sekali."

Tim tersebut menggunakan perlengkapan industri yang disebut juga shear mixers. Namun setelah dicoba, ilmuwan juga berhasil mengulangi metode serupa dengan menggunakan blender dapur. "Di laboraturium kami cuma memproduksi beberapa gram saja, tapi jika diperbesar, kami bisa memproduksi beberapa ton sekaligus," kata Coleman.

Kristal Grafena. Lembaran dua dimensi ini adalah grafena, dibuat dengan menempelkan atom hidrogen (merah) ke setiap atom Karbon (biru) di dalam kristal. Struktur yang halus membuat grafena transparan.

Belum lama ini ilmuwan dari Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) mengumumkan temuan serupa. Bekerja sama dengan universitas Sungkyunkwan di Korea Selatan, SAIT mengklaim berhasil mengembangkan metode produksi untuk membuat grafena dalam jumlah besar.

Grafena Picu Demam Emas

Penemuan Grafena sepuluh tahun silam memicu apa yang disebut sebagai "demam emas" oleh para ilmuwan. Sejumlah negara menggelontorkan dana miliaran Dollar untuk penelitian material baru itu. Pelaku bisnis pun tak ingin ketinggalan. Perusahaan yang mensponsori penelitian di Trinty College Dublin misalnya sudah siap untuk mematenkan metode temuan Coleman dan timnya itu.

Menurut Andre Geim, professor bidang Fisika di Universitas Manchester, lantaran sifatnya yang transparan dan sangat kuat, grafena bisa digunakan untuk layar monitor pada komputer dan smartphone. Selain itu grafena juga fleksibel sehingga cocok untuk smartphone generasi baru berlayar cekung.

Produsen semikonduktor juga berharap banyak pada metode produksi masal grafena. Ketika miniaturisasi komponen elektronik dari silikon semakin sulit, grafena bisa dipakai untuk memproduksi mikrochips dengan lebih cepat dan ringan.

Ilmuwan meyakini, chip berbahan grafena bisa memicu kecepatan prosesor hingga 1.000 Gigahertz. Sebaliknya silikon cuma mampu mencatat kecepatan tertinggi pada lima Gigahertz.

Quote:

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.

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.

Bagikan Artikel