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

Sejak ditemukan tahun 2004 lalu, graphene digadang-gadang sebagai material ajaib, yang ditakdirkan mengubah hidup manusia di abad ke-21.

Graphene ditemukan oleh dua ilmuwan kelahiran Rusia, 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, punya kekuatan 300 kali baja, dan 1.000 kali lebih konduktif atau bisa mengalirkan panas lebih kuat dari silikon.

Seperti dimuat CNN Labs, peneliti graphene dari Massachusetts Institute of Technology (MIT), Tomas Palacios menjelaskan mengapa material itu sungguh istimewa dan menawarkan banyak harapan untuk masa depan.

Apa itu graphene?

Menurut Tomas, graphene adalah serat karbon yang hanya disusun dari satu lapis atom karbon yang tersusun dalam kisi sarang lebah.

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 karena disusun dari satu lapis atom, bentuknya transparan dan fleksibel," kata Tomas.

Apa kegunaan graphene ?

Menurut Tomas, aplikasi pertama, graphene akan digunakan untuk menggantikan indium selenide -- logam yang relatif mahal -- dalam sel surya (solar cells).

"Setelah itu mungkin kita akan menyaksikan peralatan komunikasi yang tak hanya memakai graphene, tapi juga  menggunakan material dua dua dimensi lain," kata Tomas.

Perangkat telekomunikasi bakal jauh lebih tipis. "Telepon selular akan terintegrasikan dalam -- misalnya -- pakaian, lembaran kertas, atau jendela."

Kegunaan lain, membuat benda-benda yang penampilannya transparan. "Pada dasarnya kita akan memiliki peralatan elektronik yang tertanam hampir di manapun, di jendela, kaca mata, dinding, di mana pun."

Untuk mewujudkannya kita memerlukan material yang amat tipis dan transparan. Graphene mungkin yang selama ini kita cari.

Kapan produk yang memakai graphene ada di pasaran?

Tergantung pada aplikasinya. "Saya yakin penggunaan graphene di sel surya, produk display, dan lainnya mungkin bisa dipasarkan dalam beberapa tahun," kata Tomas.

Namun, untuk aplikasi yang lebih kompleks seperti komputer atau telepon genggam mungkin harus menunggu
lebih lama. Mungkin 5 sampai 10 tahun.

Tantangan apa yang kini dihadapi peneliti  terkait graphene?

Salah satu tantangan penting yang dihadapi terkait graphene adalah cara material itu dikembangkan. Sebab, Graphene diisolasi  menggunakan teknik  Scotch Tape, diisolasi dari grafit -- yang digunakan dalam batang pensil dengan teknik yang rumit dan kompleks menggunakan selotip.

Dengan teknik seperti itu, kuantitas yang bisa dihasilkan masih sedikit. "Masih dicari teknik yang tepat untuk mengembangkannya. Sudah ada yang menjanjikan, namun masih prematur," kata Tomas.

Tantangan lain, graphene adalah material yang mengandung selapis atom. Sifatnya sangat retan. "Kami masih perlu memahami dengan lebih baik bagaimana membuat perangkat dari graphene, dengan perlakuan selembut mungkin, tanpa merusak formulanya.

Apakah ada perkembangan sejauh ini?

Baru-baru ini Samsung Electronics mendemonstrasikan satu lapisan graphene berdiameter 30 inchi. Jadi hanya dalam beberapa tahun, graphene yang tadinya hanya serpihan menjadi 30 inchi.

"Ambisi kami, suatu hari nanti graphene bisa diproduksi dengan cara yang sama seperti mencetak surat kabar. Ini  akan mengubah industri elektronik secara keseluruhan."

Apakah ada material lain yang mirip graphene?

Graphene adalah material dua dimensi pertama yang ditemukan, tapi bukan satu-satunya. Saat ini ada lebih dari 10 material dua dimensi dengan sifat pelengkap yang bisa diintegrasikan dengan graphene.

Misalnya, Boron nitride (Boron nitrida) yang hanya selapis atom tebalnya, namun alih-alih konduktor, material itu adalah isolator terbaik yang saat ini kita ketahui.

Kapan produk berbasis graphene membanjiri pasaran?

Jika mengkaji kebiasaan sebuah material baru berdampak di pasaran, itu butuh waktu 20 tahun. Kita harus lebih sabar, namun, graphene kemungkinan lebih cepat dari para material lain.

Beberapa tahun mendatang kita akan melihat perbaikan yang cukup signifikan dalam teknik pertumbuhan dan sintesis bahan dua dimensi.

Pada tingkat penelitian dasar kita akan mencoba memahami apa yang terjadi ketika menumpukkan bahan-bahan tersebut satu di atas yang lain. Berpotensi memunculkan banyak pemahaman baru, yang akan berujung pada perangkat yang sama sekali baru.

"Saya benar-benar yakin bahwa graphene akan mengubah kehidupan kita. Persisnya bagaimana, saya tidak tahu, dan saya pikir siapapun tak dapat mengetahuinya dengan pasti. Namun, tidak ada material yang lebih tipis, lebih kuat atau lebih cocok untuk menghantarkan listrik daripada graphene," kata Tomas.(Ein)