Plastik superkonduktor dimuat di Kompas Agustus 2002. Tulisan saya ini berkisah tentang tantangan dan keberhasilan pembuatan plastik superkonduktor dari plastik politiofena. Secara singkat, selain membuka cakrawala baru ilmu superkonduktor, penemuan plastik superkonduktor dari plastik politiofena ini merupakan lompatan teknologi plastik. Sebelumnya, plastik hanya mampu dibuat menjadi plastik konduktor dan plastik semikonduktor.
Plastik Superkonduktor
Kita pasti tidak asing lagi dengan plastik, material sintetik yang dapat dilelehkan dan dibentuk menjadi bermacam-macam bentuk. Plastik telah digunakan dalam semua bidang. Sebagai contoh, plastik digunakan sebagai pembungkus kabel tembaga (karena sifat insulatornya) yang melindungi manusia dari sengatan listrik.
Kata plastik sendiri berasal dari bahasa Latin plasticus, yang artinya mudah dibentuk. Plastik dibuat dari polimer organik, yakni molekul raksasa yang dibangun dari pengulangan atom-atom karbon (monomer karbon). Di tahun 1970-an, Alan J Heeger, Alan G McDiarmid, dan Hideki Shirakawa (pemenang Nobel Kimia 2000) berhasil mentransformasikan plastik dari berupa insulator menjadi konduktor (pengantar listrik). Mereka menggunakan plastik yang terbuat dari polimer organik terkonjugasi (polimer organik yang ikatan ganda-duanya berselang-seling dengan ikatan tunggalnya) dan menambahkan pengotor kimia untuk mengubah sifat listrik plastik tersebut.
Sejak itu, penelitian terhadap sifat kelistrikan plastik (dari material organik terkonjugasi) berkembang pesat. Plastik-plastik konduktor dan atau semikonduktor telah berhasil dibuat dan digunakan sebagai material alternatif untuk logam dan semikonduktor anorganik konvensional. Jendela “pintar” yang secara otomatis dapat menjaga kesejukan gedung dari panasnya sinar Matahari, dioda emisi cahaya (LED), dan sel surya merupakan contoh barang-barang elektronik yang memanfaatkan plastik-plastik tersebut.
Meskipun konduktivitas dan semikonduktivitas material plastik telah diinvestigasi secara ekstensif, namun superkonduktivitas material ini belum pernah dilaporkan. Pembuatan plastik superkonduktor yaitu plastik yang tidak memiliki hambatan di bawah suatu nilai tertentu, ternyata jauh lebih sulit.
Tantangan utama dalam pembuatan plastik superkonduktor adalah mengatasi keacakan struktur inheren plastik-mirip dengan keacakan untaian mi yang telah dimasak-yang mencegah interaksi-interaksi elektronik yang penting untuk superkonduktivitas. Setelah dua puluh tahun, barulah tantangan tersebut dapat diatasi oleh Dr Bertram Batlogg dan koleganya dari Bell Laboratories di Murray Hill, New Jersey, Amerika Serikat. Mereka mampu mengatasi tantangan itu melalui pembuatan larutan yang mengandung plastik, politiofena. Politiofena adalah salah satu jenis polimer organik terkonjugasi yang berupa semikonduktor pada suhu ruang sehingga telah digunakan dalam pembuatan komponen optoelektronik terintegrasi dan sirkuit terintegrasi (IC).
Bertram Batlogg Dengan metode penataan sendiri (self-organization), mereka mampu membuat tumpukan film (lapisan tipis) politiofena yang luar biasa rapi (remarkably well-ordered), mirip dengan tumpukan untaian mi yang belum dimasak. Sebagai pengganti pengotor kimia (yang diketahui dapat merusak kerapian film politiofena), mereka menempatkan film politiofena pada lapisan aluminium oksida dan elektroda-elektroda emas pada peralatan elektronik yang dikenal sebagai field-effect transistor. Transistor tersebut menghasilkan medan listrik yang dapat mengeluarkan elektron dari film politiofena, sehingga elektron tersisa lebih mudah bergerak dan mengantarkan listrik. Pada suhu minus 455 derajat Fahrenheit (2,35 K), plastik politiofena tersebut bersifat superkonduktor.
Mereka mempublikasikan temuannya dalam jurnal Nature pada tanggal 8 Maret 2001. Plastik superkonduktor tersebut termasuk dalam Chemistry Highlight 2001 menurut Chemical & Engineering News volume 79, 10 Desember 2001.
Dibandingkan dengan material superkonduktor lain, plastik superkonduktor tersebut termasuk superkonduktor lemah dan suhu kritisnya (suhu di mana material menjadi superkonduktor) jauh di bawah suhu tinggi. Superkonduktor suhu tinggi bekerja pada suhu sampai minus 200 derajat Fahrenheit (sekitar 145 K). Walaupun demikian, plastik superkonduktor diyakini lebih murah dan lebih mudah dibuat serta dibentuk daripada material superkonduktor lain. Untuk itu, Batlogg dan kawan-kawan optimistis dapat meningkatkan suhu kritis plastik superkonduktor tersebut dengan cara mengubah struktur molekuler plastik itu. Bahkan, Zhenan Bao, kimiawan yang terlibat dalam penelitian tersebut, mengklaim bahwa metode yang mereka kembangkan dapat membuat material organik lain menjadi superkonduktor.
Di akhir artikelnya, para peneliti Bell Labs tersebut mencatat bahwa plastik superkonduktor pertama yang telah mereka temukan memungkinkan diaplikasikan dalam bidang elektronika superkonduksi dan komputer masa depan yang menggunakan kalkulasi mekanika kuantum.
Walaupun usia plastik superkonduktor baru sekitar satu tahunan dan belum diaplikasikan, namun yang pasti pencapaian ini merupakan terobosan yang membuka cakrawala baru ilmu dan teknologi superkonduktor.
Dikutip dari :Harian Kompas 16 Agustus 2002
Herman Yudiono, Mahasiswa Jurusan Kimia FMIPA IPB Bogor
Tidak ada komentar:
Posting Komentar