Ilmu Ilmu Baru

untuk Indonesia tercinta

Penelitian Baru Menegaskan Sifat-sifat Kelistrikan yang Eksotis dari Graphene

Pertama, molekul berbentuk seperti  bola soker  yang dijuluki buckyball. Kemudian nanotube berbentuk silindris. Sekarang ini, materi paling menarik di dunia fisika dan nanoteknologi adalah graphene : suatu molekul datar yang luar biasa yang terbuat dari atom-atom karbon, tertata dalam cincin-cincin hexagonal yang lebih mirip dengan “chicken wire” (kawat kandang ayam) molekuler.

Tidak hanya ini merupakan material tertipis yang dimungkinkan, tetapi ini juga 10 kali lebih kuat dari baja dan menghantarkan listrik lebih baik pada suhu kamar daripada material lain yang telah dikenal sebelumnya. Sifat-sifat ini dan sifat-sifat lain graphene yang eksotis telah menarik perhatian para ahli fisika yang ingin menelitinya, dan ahli nanoteknologi yang ingin mengeksploitasinya untuk membuat peralatan-peralatan mekanik dan elektrik baru.

“Terdapat dua gambaran yang membuat graphene luarbiasa,” kata Kirill Bolotin, yang baru saja bergabung dengan Vanderbilt Department of Physics and Astronomy sebagai asisten profesor. “Pertama, stuktur molekulnya sangat tahan terhadap kerusakan. Para peneliti harus membuatnya dengan buatan tangan untuk meneliti efek-efek yang dimilikinya. Kedua, elektron-elektron yang membawa muatan listrik berjalan jauh lebih cepat dan umumnya berperilaku seolah-olah mereka mempunyai massa yang jauh lebih kecil daripada jika mereka melewati logam-logam atau superkonduktor biasa.”

Bolotin telah secara langsung terlibat dalam usaha-usaha untuk memproduksi dan mengkarakterisasi material baru yang eksotis ini sebagai mahasiswa post doktoral di laboratorium Philip Kim di Columbia University. Di dalam paper yang dipublikasikan minggu lalu di jurnal Nature, dia dan koleganya di Columbia melaporkan bahwa mereka telah mengolah untuk membersihkan graphene sehingga menunjukkan suatu fenomena elektrik yang aneh yang disebut “fractional Quantum Hall effect”, dimana elektron-elektron bersama-sama beraksi menciptakan partikel-partikel baru dengan muatan listrik yang merupakan suatu fraksi dari elektron-elektron secara individual.

Meskipun graphene benar-benar merupakan material kristal dimensi dua pertama yang telah ditemukan, selama bertahun-tahun para ilmuwan telah memprediksi  bagaimana gas dan benda padat berdimensi dua seharusnya berperilaku. Mereka juga berhasil dalam menciptakan suatu pendekatan tertutup terhadap gas elektron berdimensi dua dengan mengikat dua semikonduktor tipis bersama-sama. Elektron-elektron membatasi di antara keduanya dan gerakan mereka mengendalikan dimensi dua. Ketika sistem tersebut mendingin sampai kurang dari 1 derajat diatas nol absolut dan suatu medan magnetik yang kuat diaplikasikan, maka “fractional quantum Hall effect” muncul.

Sejak para ilmuwan mengetahui bagaimana membuat graphene lima tahu lalu, mereka telah berusaha untuk mendapatkan material ini menunjukkan efek ini dan hanya sedikit sukses. Menurut Bolotin, tim Columbia mengetahui bahwa interferensi permukaan graphene adalah sumber masalahnya. Maka mereka menggunakan teknik litografi semikonduktor untuk menyingkirkan lembaran-lembaran graphene yang amat bersih antara pos-pos mikroskopis diatas permukaan chip semikonduktor. Ketika mereka mendinginkan konfigurasi ini dalam 6 derajat nol absolut dan menggunakan suatu medan magnet, graphene membangkitkan suatu quantum Hall effect yang sempurna sebagaimana diprediksi dalam teori.

Cara terbaik untuk memahami efek melawan intuisi ini adalah untuk berpikir bahwa elektron-elektron di dalam graphene sebagai suatu bentukan lautan muatan yang sangat tipis. Ketika medan magnet diaplikasikan, ini membangkitkan suatu pusaran air di dalam cairan elektron. Karena elektron-elektron membawa muatan negatif, vortice ini mempunyai muatan positif. Mereka dibentuk dari muatan fraksional seperti sepertiga, setengah dan dua pertiga suatu elektron. Pembawa-pembawa muatan positif ini tertarik pada dan melekat pada elektron-elektron penghantar, menciptakan partikel quasi dengan muatan-muatan fraksional..

Memahami sifat-sifat elektrik graphene adalah penting karena tidak seperti material lainnya yang digunakan dalam industri elektronik, tetap stabil dan menghantarkan dalam skala molekuler. Sebagai akibatnya, ketika teknologi silikon terbaru mencapai batas miniaturnya yang fundamental pada tahun-tahun mendatang, graphene dapat sangat baik menggantikannya.

Sementara, beberapa ahli fisika teori tertarik pada graphene untuk suatu alasan yang sangat berbeda : graphene memberikan suatu cara baru untuk menguji teori mereka.

Ketika elektron-elektron bergerak melewati logam-logam biasa, mereka berinteraksi dengan medan listrik yang dihasilkan oleh pola atom-atom logam tersebut yang mendorong dan menarik mereka dengan suatu cara yang kompleks. Graphene menyebabkan elektron-elektron beraksi seolah-olah mereka mempunyai massa yang berbeda dengan elektron biasa sehingga ahli fisika menyebut ini sebagai suatu “massa efektif” dan menetapkannya sebagai partikel quasi, tetapi mereka berperilaku seolah-olah mereka bermassa nol. Graphene merubah elektodinamik, persamaan relativitas yang sama yang oleh para ahli fisika digunakan untuk menjelaskan perilaku partikel-partikel di dalam black hole dan aselerator partikel berenergi tinggi. Sebagai akibatnya, material baru ini mungkin memberikan peluang bagi para ahli fisika untuk melakukan eksperimen diatas meja yang menguji kebenaran model teori mereka tentang beberapa lingkungan paling ekstrim di jagat raya.

More information: http://www.nature.com/nature/journal/v462/n7270/full/nature08582.html

Source: Vanderbilt University (news : web)

Iklan

November 19, 2009 - Posted by | NANOTEKNOLOGI | , ,

1 Komentar »

  1. aku mau meneliti bidang kesehatan dan keperawatan tetapi belum banyak yg informasi apa masalah yang mau dsiu teliti

    Komentar oleh DARMAWAN KESWA DEPKES | Januari 28, 2010 | Balas


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: