Ajaib! `Isi Pensil` Ini Jadi Lebih Mahal dan Kuat dari Berlian

Liputan6.com, Jakarta 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)

Baca juga:

Si 'Ajaib' Graphene, Rambut Dibagi Jutaan, 300 Kali Kekuatan Baja