Artikel ini telah dimuat di Harian Pikiran Rakyat, Kamis 14 Oktober 2010
 |
| Gambar. Professor Andrei Geim (Kiri) dan Professor Konstantin Novoselov (Kanan) |
Hadiah Nobel Fisika 2010 merupakan kehormatan bagi dua ilmuwan, yaitu Prof. Andre Geim (51) dan Prof. Konstantin Novoselov (36), keduanya dari University of Manchester yang telah membuat kontribusi menentukan untuk perkembangan masa depan seperti halnya penemuan plastik. Nobel Fisika tahun ini cukup spesial, yaitu memberikan ”penghargaan masa depan”. Kedua ilmuwan ini telah berhasil memproduksi, mengisolasi, mengidentifikasi dan mengkarakterisasi Graphene. Bahkan Konstantin Novoselov (36 tahun) tercatat juga sebagai penerima Nobel termuda sejak 1973. Awalnya peneliti Rusia yang berkebangsaan Inggris ini bekerja pada group Prof. Geim semenjak menjadi mahasiswa Doktoral di saat awal riset Graphene dimulai.
Prof Geim adalah warga negara Belanda sementara Novoselov memegang kewarganegaraan Inggris dan Rusia. Keduanya merupakan penduduk asli Rusia dan memulai karir mereka dalam bidang Fisika di University of Manchester, Inggris.
Royal Swedish Academy of Sciences mengatakan bahwa eksperimen mereka dengan Graphene bisa mengarah pada pengembangan material baru dan pembuatan elektronik inovatif. Pengembangan bahan baru ini, membuka kemungkinan peluang riset dan wawasan baru dalam ilmu baru terkini. Ini adalah kristal pertama 2D dan memiliki sifat unik, yang membuatnya menarik baik untuk ilmu pengetahuan, pengetahuan dasar dan untuk aplikasi masa depan.
Graphene yang Sederhana tapi Unik
Sebuah material kristalin dua dimensi (2D) baru telah diidentifikasi dan dianalisis. Materi ini kemudian dikenal sebagai Graphene, yaitu karbon yang ukurannya hanya satu atom (tunggal). Bahan baru ini memiliki sejumlah sifat yang unik, yang membuatnya menarik untuk dikaji secara fundamental dan untuk aplikasi masa depan.
Lapisan karbon tunggal dari material Graphene dikemas dalam suatu kisi (sarang lebah) heksagonal, dengan jarak antar karbon 0,142 nm. Ini adalah bahan kristal pertama yang benar-benar dua dimensi dan merupakan perwakilan dari seluruh kelas 2D. Material ini tidak saja sangat tipis tetapi juga sangat kuat (karena ikatan kovalennya), namun sangat elastis. Graphene sangat transparan dan bisa menghantarkan listrik jauh lebih baik dari material apapun yang ada di dunia saat ini. Konduktivitas termal dan listrik yang sangat tinggi yang dimilikinya dapat digunakan sebagai konduktor fleksibel.
Keunikan lainnya dari Graphene adalah cepatnya perkembangan penelitian di bidang ini. Padahal Prof. Geim dan Novoselov baru berhasil mengisolasi Graphene di sekitar tahun 2004. Namun sekarang, riset Graphene sudah sampai pada tahapan pengembangan dan bahkan sudah ada perusahaan yang mulai menggunakannya di produk komersialnya, sebagai elemen dari touch screen. Sebagai pengembangan riset, ternyata telah dibangun sebuah industri yang bernama Graphene Industries di Manchester, Inggris yang memproduksi material Graphene untuk keperluan industri.
Sebuah pemicu aktivitas riset yang sangat cepat jika dilihat rentang waktunya kurang dari 6 tahun. Di banding kajian bidang Fisika lainnya, Graphene menjadi "kejutan" atas teori-teori Fisika partikel yang awalnya hanya bisa dites dengan instrumen-instrumen mahal dan besar, atau bahkan hanya bisa berakhir di "laci" dan dipublikasi di jurnal-jurnal ilmiah. Riset Graphene justru menjadi ladang untuk eksplorasi di bidang Fisika dan menjadi kandidat material yang sangat menjanjikan untuk berbagai macam aplikasi elektronik (pengganti silikon), bahkan untuk pengembangan energi terbarukan (solar cell dan hydrogen energy).
Akan tetapi, yang terunik dari penemuan single layer Graphene itu sendiri adalah bagaimana latar belakang penemuan ini dicapai. Sekilas melihat profil Graphene di atas, nampak penemuan material itu sangat kompleks. Selama ini untuk mendapatkan Graphene membutuhkan teknik yang rumit dan kompleks. Nah, di tangan kedua ilmuwan ini, justru berhasil mengisolasi Graphene hanya menggunakan alat sehari-hari di sekitar kita, yaitu selotip 3M. Demikian juga dengan bahan baku yang dipakai hanya grafit, yaitu isi pensil yang biasa kita pakai. Cara membuatnya hanyalah dengan mengupas grafit dengan menggunakan selotip tersebut sehingga akan didapatkan Graphene.
Masa Depan
Sebelum 2004, isolasi lembaran Graphene stabil dianggap tidak mungkin. Melalui inovasi ini, Prof Andre Geim dan Konstantin Novoselov benar-benar telah mengejutkan dunia. Mereka pertama kali mempublikasikan hasil penelitian Graphene pada bulan Oktober tahun 2004 di Jurnal Ilmiah Science. Dalam makalah ini, mereka menggambarkan fabrikasi, identifikasi dan karakterisasi Graphene. Mereka menggunakan metode pengelupasan kulit yang sederhana namun efektif mekanik untuk mengekstraksi lapisan tipis dari grafit dari kristal grafit dengan selotip dan kemudian ditransfer lapisan dengan substrat silikon. Nah, sejak penemuannya pada 2004 dipublikasi, Graphene telah dengan cepat menjadi salah satu topik terpanas dalam ilmu material dan fisika zat padat.
Metode ini bergantung dari merek selotip apa yang digunakan dan semuanya komersial dan murah. Menggunakan metode ini kita bisa mendapatkan Graphene single layer maupun beberapa lapis Graphene. Sederhana bukan? Nah, setelah itu terserah peneliti berikutnya untuk mengkreasi dan menjadikan material ini sebagai produk apa. Nyatanya metode selotip ini sangat sederhana, tapi baru dan inovatif. Banyak ilmuwan lain melakukan hal yang sama pada material dua dimensi lainnya, sehingga melahirkan cabang baru dari riset ini. Graphene yang punya potensi sangat besar ternyata mudah dibuat dan mungkin dipakai secara massal di masa depan.
Prof. Geim menyebut Graphene sebagai material yang bisa mengubah kehidupan manusia, seperti halnya penemuan polimer (plastik) 100 tahun lalu. "Dia memiliki semua potensi untuk mengubah kehidupan Anda seperti halnya yang telah dilakukan oleh plastik. Ini benar-benar sangat menarik," kata ilmuwan kreatif ini.
Akan tetapi, dia dan ilmuwan lain punya beberapa harapan. Barang elektronik yang berbahan Graphene membuat kerja transistor makin cepat. Transistor merupakan komponen kunci sirkuit elektronik. Ini akan menjadikan kinerja komputer menjadi lebih baik. Rangkaian elektronik yang terbuat dari Graphene, bahkan dikabarkan dapat mencapai kecepatan satu terahertz (THz) atau 300-400 kali kecepatan prosesor komputer Pentium 4 saat ini.
Nobel Fisika tahun ini juga spesial, walaupun di bidang condensed matter physics, orang sudah memperkirakan sejak tiga tahun lalu. Sebuah inovasi sederhana untuk memecahkan kompleksitas, tetapi bisa merubah dunia.
Tapi, metode sederhana yang diganjar Nobel ini telah membuat banyak orang terkejut, termasuk Paolo Radaelli, profesor fisika di Universitas Oxford, yang heran bukan main. “Dalam kondisi serba kompleks ini, dengan mesin pembentur super, mereka bisa meraih Nobel dengan (mengelupas tipis-tipis grafit) memakai selotip,” ujarnya.
Menurut komite Nobel Fisika dari Royal Swedish Academy of Science, penelitian Graphene tersebut membuka potensi pengembangan satelit, pesawat, dan mobil masa depan dengan material yang sangat kuat tetapi ringan. Selain itu, wujud material yang transparan juga diperkirakan juga akan mengubah tatanan industri touch screen, light panels dan solar cells serta komponen komputer yang lebih efisien di masa mendatang.
"Kekuatannya yang luar biasa dapat pula untuk membuat material komposit baru yang superkuat sekaligus super ringan, yang bisa digunakan untuk bahan rancang bangun pesawat, mobil, dan satelit," tambah Komite Nobel. Menurut perkiraan, Graphene akan mengubah industri elektronik, yang sekarang masih berbasis Silicon, ke industri baru yang berbasis Graphene. Di masa mendatang akan dihasilkan komputer-komputer jenis baru, yang jauh lebih kecil dan jauh lebih powerfull dari komputer yang ada saat ini. Lebih lanjut dikatakan bahwa penemuan Graphene memiliki potensi untuk merevolusi dunia mikroelektronika.
Menarik mengutip Nancy Rothwell, President and Vice-Chancellor University of Manchester: "Ini adalah penghargaan fantastis. Kami sangat senang bahwa kerja Professor Andrei Geim dan Konstantin Novoselov tentang Graphene telah diakui pada tingkat yang sangat tinggi oleh Komite Hadiah Nobel 2010. 'Ini adalah contoh yang indah penemuan mendasar berdasarkan keingintahuan ilmiah dengan manfaat praktis, sosial dan ekonomi utama bagi masyarakat." (Kabelan Kunia/ dari berbagai sumber).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar