MATERIAL PALING TIPIS DI DUNIA NAMUN PALING KUAT

Graphene (grafin) adalah serat karbon yang hanya disusun dari satu lapis atom karbon yang tersusun dalam kisi heksagonal. 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 kerena disusun dari satu lapis atom, bentuknya transparan dan fleksibel.

Sebagai sebuah material yang benar-benar baru, graphene tidak hanya luar biasa dalam hal ketipisannya, tetapi juga kekuatan yang dimilikinya.

Graphene memiliki daya tahan terhadap tekanan sebesar 42 N/m. Jika dibandingkan dengan kekuatan baja yang memiliki kekuatan terhadap tekanan berkisar antara 0,25 – 1,2 x 10⁹ N/m² (jika kita anggap terdapat baja dengan ketebalan yang sama dengan ketebalan graphene, maka kekuatan baja tersebut setara dengan 0,084 – 0,40 N/m) maka graphene 100 kali lebih kuat daripada baja yang paling kuat sekalipun.

Graphene merupakan material yang bersifat konduktor listrik (dapat menghantarkan listrik), dengan konduktivitas yang sama dengan konduktivitas tembaga. Selain itu, juga bersifat sebagai konduktor panas, dengan kemampuan konduksi yang berada di atas material-material lainnya yang telah dikenal.

Graphene juga bersifat transparan meskipun tetap memiliki kerapatan yang cukup tinggi, yaitu sebesar 0,77 mg/m².

Sejak ditemukan tahun 2004 lalu, graphene digadang-gadang sebagai material ajaib yang ditakdirkan akan mengubah hidup manusia di abad ke-21. Graphene ditemukan oleh dua ilmuwan kelahiran Rusia yaitu 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 dan kertas memiliki kekuatan 200-300 kali baja dan 1000 kali lebih konduktif atau bisa mengalirkan panas lebih kuat dari silikon.

APLIKASI DARI MATERIAL GRAPHENE :

• PENDETEKSI MOLEKUL GAS TUNGGAL

Grafena dapat digunakan sebagai sensor yang sangat baik untuk menentukan struktur 2D dimana keseluruhan isi grafena memiliki permukaan yang besar, membuat grafena sangat efisien untuk mendeteksi molekul yang diadsorpsi.Lokasi dari adsorpsi mengalami perubahan dalam tahanan listrik. Saat efek ini terjadi dalam material lain, grafena memiliki keunggulan karena mempunyai konduktivitas listrik yang tinggi dan rendahnya gangguan, yang membuat grafena ini tidak mengalami perubahan dalam mendeteksi.

• ULTRAKAPASITOR

Menurut Prof. Rod Ruoff grafin memiliki luas permukaan 2630 M²/gram dapat membentuk lapisan-lapisan dan menghasilkan ruang-ruang yang dapat menyimpan energi sehingga bisa digunakan sebagai ultrakapasitor. Ultrakapasitor dari grafena ini mempunyai rapat massa yang tinggi dibandingkan dengan kapasitor-kapasitor dielektrik konvensional. Selain itu ultrakapasitor dari grafena memiliki range yang besar dalam menangkap energi dan menyimpan energi tersebut sehingga dapat pula dijadikan sebagai sumber daya primer bila dikombinasikan dengan aki atau sel bahan bakar. Ultrakapasitor dari grafena dapat menangkap kembali energi yang terbuang dengan mengubah energi kinetik menjadi energi potensial sehingga akan mengurangi kalor yang terbuang. Industri dapat mengurangi energi yang terbuang dengan memasang ultrakapasitor dalam mesin-mesin produksi dan dapat pula diterapkan pada bus, truk dan kereta api.

• GRAPHENE NANORIBBONS

Graphene Nanoribbons (GNRs) adalah lapisan tunggal yang esensial dari grafena yang dipotong dengan pola tertentu untuk menghasilkan sifat-sifat listrik tergantung dari tepi lembaran tersebut, dapat berbentuk Z atau armchair. Berdasarkan perhitungan prediksi tigh binding bahwa GNR yang zigzag bersifat logam, sedangkan armchair dapat bersifat logam ataupun semilogam tergantung lebarnya. GNR dapat mempunyai sifat logam hingga semikonduktor tergantung chirality-nya. GNR bertepi zigzag bersifat logam dengan bentuk khas pada kedua sisinya tanpa memperhatikan lebarnya. Sementara GNR bertepi armchair dapat bersifat logam ataupun semikonduktor tergantung pada lebar NA. GNR armchair akan bersifat logam jika NA = 3k + 2 ( k adalah bilangan bulat ) dan jika tidak maka bersifat semikonduktor. Akhir-akhir ini bermacam-macam junction seperti bentuk L, bentuk T dan bentuk Z di dasarkan pada dua jenis GNR yang telah diusulkan tersebut. Walaupun junction-junction ini memiliki bentuk geometri yang sama dengan junction Quasi satu dimensi yang lain, keadaan elektronnya sangat berbeda dari junction yang lain karena pada GNR elektron-elektronnya mempunyai sifat yang khas.

Perhitungan DFT akhir-akhir ini memperlihatkan nanoribbons armchair bersifat semikonduktor dengan skala [energi] GAP nya berbanding terbalik dengan lebarnya . Hasil eksperimen `memperlihatkan bahwa energi GAP benar-benar meningkat dengan menurunnya lebar GNR . Meskipun demikian tidak ada data eksperimen yang mengukur energi GAP dari suatu GNR dan mengidentifikasi dengan tepat struktur tepinya .

Nanoribbons zigzag juga bersifat semikonduktor dan memiliki spin tepi yang terpolarisasi. Struktur 2Dnya memiliki daya hantar listrik dan termal yang tinggi dengan ganguan yang kecil memungkinkan GNR digunakan sebagai alternatif pengganti tembaga untuk sambungan-sambungan sirkuit tembaga. Beberapa penelitian juga dilakukan untuk membuat Quantum dots dengan mengubah lebar GNR pada titik tertentu disepanjang pita untuk membuat quantum confinement.

• TRANSISTOR GRAFENA

Transistor grafena sudah ditemukan sejak 2 tahun yang lalu, namun transistor tersebut masih mengalami kebocoran dan memengaruhi penampilan atau performa jika digunakan pada chip komputer, akan tetapi setelah dua tahun berikutnya kebocoran dari graphene dapat ditutupi dan telah diciptakan transistor grafena yang benar-benar stabil. Transistor grafena memiliki kelebihan dibandingkan dengan material lain seperti silikon,diantaranya tidak cepat membusuk dan tidak cepat teroksidasi.

Berikut adalah berbagai penggunaan potensial graphene:

1. Baterai
2. Night Vision
3. Mendeteksi Bahan Peledak
4. Rompi Anti Peluru Kualitas Tinggi
5. Cat Kualitas Super
6. Layar Transparan yang Lebih Kuat dari Baja
7. Graphene Mampu Mengubah Teknologi Sel Surya
8. Kapasitor Super Graphene untuk Menyalakan Laptop Berhari-hari
9. Membuat Speaker yang Lebih Baik dan Murah
10. Pembuangan Limbah Nuklir yang Lebih Mudah
11. Membuat Otot Buatan
12. Anti Karat
13. Layar Touchscreen Ekstra Kuat
14. Membuat Air Laut Bisa Diminum

Sumber:

https://id.wikipedia.org/wiki/Grafena#Referensi

https://www.amazine.co/30827/apa-itu-graphene-14-potensi-penggunaannya-di-masa-depan/

http://amateur-physics.blogspot.co.id/2010/12/graphene-material-baru-yang-luar-biasa.html