Dari Sebatang Karbon

Nanoteknologi adalah teknologi masa depanforum.wahdahbandung.com Pernyataan ini bukanlah omong kosong belaka karena material nano memang menunjukkan sifat-sifat luar biasa yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan hidup manusiaforum.wahdahbandung.com Salah satu material nano paling unik dan memiliki sifat luar biasa adalah CNT (kependekan dari carbon nanotube)forum.wahdahbandung.com

CNT merupakan sebuah rantai atom karbon yang berikatan secara heksagonal berbentuk tabung silinder dengan diameter 1 hingga 2 nanometer (1 nano = sepersemilyar bagian)forum.wahdahbandung.com Panjangnya dapat mencapai beberapa puluh mikrometer hingga sentimeter dengan ujung memiliki tutup seperti pil obat (Hill dan Petrucci, 2002)forum.wahdahbandung.com Sejak pertama kali ditemukan di lab NEC, Jepang (Iijima, 1991), telah ada beragam akitivitas penelitian untuk mengungkap sifat listrik CNT dan potensi aplikasinya, terutama dalam dunia elektronikaforum.wahdahbandung.com

Berdasarkan jumlah dindingnya, CNT secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu CNT berdinding tunggal (single-walled CNT atau SWNT) dan CNT berdinding banyak (multi-walled CNT atau MWNT)forum.wahdahbandung.com Sifat-sifat CNT yang luar biasa itu kemudian dapat diturunkan secara spesifik dengan menganalisis lembaran penyusun dinding tersebut, yaitu graphene (grafit berbentuk lembaran) yang digulung menjadi silinderforum.wahdahbandung.com

Ada banyak cara untuk menggulung lembaran graphene menjadi sebuah CNT, persis seperti ketika kita ingin menggulung selembar kertasforum.wahdahbandung.com Arah dari penggulungan lembaran tersebut akan menentukan arah ikatan heksagonal pada CNT, yang kemudian sangat menentukan sifat listrik CNT dengan geometri tersebutforum.wahdahbandung.com Untuk mengkarakterisasi sebuah CNT dengan geometri tertentu, diberikan parameter bilangan bulat (n, m), yang disebut dengan vektor chiralforum.wahdahbandung.com Panjang dari vektor chiral ini akan menjadi keliling CNT, yaitu bagian panah vektor harus bertemu dengan bagian ekornya ketika diputar menjadi lingkaranforum.wahdahbandung.com

Berdasarkan teori zat padat, para fisikawan berhasil memperoleh fakta bahwa CNT memiliki kelakuan listrik yang “ganda”, yaitu sebagai logam atau semikonduktorforum.wahdahbandung.com Jika (n–m)/3 merupakan bilangan bulat, maka CNT bersifat logam, sedangkan jika (n–m)/3 bukan bilangan bulat, maka CNT bersifat semikonduktorforum.wahdahbandung.com Menarik sekali karena ternyata kemampuan hantaran listrik CNT, apakah sebagai logam atau semikonduktor, hanya bergantung pada geometrinyaforum.wahdahbandung.com

Keunikan sifat listrik CNT pada dasarnya merupakan ‘turunan’ sifat dari struktur elektronik yang tidak biasa dari graphene dengan ikatan karbon sp2forum.wahdahbandung.com Graphene memiliki keadaan yang mampu menghantarkan listrik dengan tingkat energi yang ada di perbatasan struktur elektronikforum.wahdahbandung.com Keadaan ini biasa disebut zero bandgap semiconductor atau semimetal karena bersifat logam (konduktor) pada arah tertentu dan semikonduktor pada arah lainnyaforum.wahdahbandung.com

Pada CNT, proses penggulungan menyebabkan momentum elektron jadi terkuantisasi dan mereduksi jumlah keadaan yang tersedia dibanding struktur dua dimensinya (graphene)forum.wahdahbandung.com Hasil kuantisasi ini berujung pada bentuk CNT satu dimensi yang dapat bersifat sebagai logam saja atau semikonduktor saja, tergantung vektor chiral-nyaforum.wahdahbandung.com Prediksi teoretik ini telah terbukti kebenarannya melalui sejumlah eksperimenforum.wahdahbandung.com Salah satu metode pengukuran langsung adalah dengan menggunakan STM (scanning tunneling microscopy) untuk mendapatkan gambaran struktur atom CNT dan menyelidiki struktur elektroniknya (Odom dkk, 1998)forum.wahdahbandung.com


CNT dapat dibuat dengan proses penumbuhan melalui kombinasi sumber karbon dengan material katalisator seperti besi atau kobalt pada temperatur tertentuforum.wahdahbandung.com Sumber karbon di sini dapat beragam bentuknya, misalnya, hidrokarbon, grafit, dan karbon monoksidaforum.wahdahbandung.com CNT akan ‘tumbuh menurut arah tertentu setelah katalis bercampur dengan sumber karbonforum.wahdahbandung.com Penumbuhan yang terus menerus akan menambah panjang CNT hingga dapat mencapai beberapa ratus mikron (Franklin dan Dai, 2000)forum.wahdahbandung.com


Pengaturan kondisi yang tepat untuk proses penumbuhan dapat dilakukan dengan cara yang beragamforum.wahdahbandung.com Dari sudut pandang fabrikasi perangkat elektronik, teknik-teknik penumbuhan itu dibagi menjadi dua kategoriforum.wahdahbandung.com Kategori pertama adalah penumbuhan CNT dengan teknik sintesis material besar yang dideposisi pada substrat untuk membuat perangkat elektronik tertentuforum.wahdahbandung.com Metode yang umum untuk kategori ini adalah arc synthesis (Iijima, 1991) dan laser ablation (Thess, 1996)forum.wahdahbandung.com

Kategori kedua adalah penumbuhan CNT langsung pada wafer atau substrat (Kong dkk, 1998)forum.wahdahbandung.com Caranya biasa dilakukan dengan teknik Chemical Vapour Deposition, atau disingkat CVDforum.wahdahbandung.com Metode CVD ini pun ada beragam lagi macamnya, misalnya thermal CVD dan plasma CVDforum.wahdahbandung.com Material katalis ditempatkan pada permukaan wafer dalam tungku dengan temperatur standar 700 sforum.wahdahbandung.comdforum.wahdahbandung.com 1000 oC yang dilalui aliran sumber karbon seperti gas metanaforum.wahdahbandung.com Dengan teknik ini dapat dihasilkan beberapa perangkat elektronik secara langsung, misalnya transistor efek medan (field effect transistor)forum.wahdahbandung.com Selain itu, beberapa penelitian sudah berhasil memproduksi memori data berbasis CNT, sensor, emisi elektron, dan banyak aplikasi elektronik lainnyaforum.wahdahbandung.com

Hasil-hasil tersebut menunjukkan bahwa CNT memang memiliki sifat-sifat yang luar biasaforum.wahdahbandung.com Konduktivitas dan rapat arus CNT yang bersifat logam sama dengan dan bahkan melebihi logam terbaik yang pernah ada, demikian pula mobilitas CNT semikonduktor apabila dibandingkan dengan semikonduktor terbaik yang ada di muka bumiforum.wahdahbandung.com Hal ini membuat CNT menjadi kandidat yang sangat menjanjikan sebagai material elektronik di masa depanforum.wahdahbandung.com Peluang pun muncul untuk mengintegrasikan CNT dengan sistem-sistem lain seperti sistem kimiawi, mekanik, maupun biologis, misalnya sebagai sensor biomolekul atau perangkat elektromekanikforum.wahdahbandung.com

Meskipun prototipe aplikasi CNT tersebut berhasil dibuat, tetapi perkembangan realisasinya dalam jumlah besar bisa dikatakan sangat lambanforum.wahdahbandung.com Masalah utamanya berada pada tahapan fabrikasiforum.wahdahbandung.com Sebagai contoh, diameter silinder (CNT) pada proses sintesis memang sudah dapat dikontrol dengan baik, tapi tidak dengan vektor chiral-nyaforum.wahdahbandung.com Akibatnya, CNT-CNT yang dihasilkan akan bercampur antara yang bersifat logam dengan semikonduktor dan keadaan ini tentu tidak baik untuk aplikasi selanjutnyaforum.wahdahbandung.com

Pada proses CVD, posisi dari tempat tumbuhnya CNT dapat dikontrol dengan membuat pola bahan katalis, tetapi jumlah CNT dan orientasinya relatif terhadap substrat masih belum terdefinisikanforum.wahdahbandung.com Selain itu, temperatur yang terlalu tinggi untuk CVD konvensional (hingga 1000 oC) membuat proses penumbuhan CNT tidak cocok dengan proses standar silikon yang masih menjadi bahan utama perangkat elektronik saat iniforum.wahdahbandung.com

Sebagai pendekatan alternatif, yaitu deposisi CNT pada substrat setelah fase penumbuhan, dapat menghindarkan permasalahan temperatur tinggi, tetapi justru muncul masalah baru pada penentuan posisi penumbuhan dan juga geometri CNTforum.wahdahbandung.com Beberapa usaha kembali dicoba untuk mengatasi masalah ini, misalnya dengan menggunakan medan listrik untuk memandu CNT pada posisi tertentu selama penumbuhan dan deposisi (Zhang dkk, 2001), dengan perlakuan modifikasi permukaan (Liu dkk, 1999), atau seperti yang dilakukan di Fisika ITB dengan CVD plasma berfrekuensi tinggi (Sukirno dkk, 2006)forum.wahdahbandung.com

Hasilnya, mereka cukup sukses mengatasi masalah tersebut, tetapi masih belum dapat memproduksi dalam jumlah besarforum.wahdahbandung.com Industri pembuat CNT yang cukup terkenal, yaitu Carbon Nanotechnologies Inc yang didirikan oleh peraih nobel kimia 1985 Rick Smalley, hanya mampu memproduksi CNT sekitar lima kilogram per hari sehingga harga jualnya masih tinggiforum.wahdahbandung.com Industri lainnya, Showa Denko Jepang, hanya mampu memproduksi sekitar empat kilogram per hariforum.wahdahbandung.com


Dengan demikian, satu-satunya masalah yang menghambat CNT untuk segera diterapkan secara massal dalam dunia elektronik adalah proses pembuatannyaforum.wahdahbandung.com Meskipun sudah banyak “mimpi” dan juga teori untuk membuat sebuah rangkaian elektronika yang “murni” CNT, tetapi selama proses fabrikasinya tidak berkembang maka keunggulan CNT hanya dapat terwujud dalam skala laboratorium, bukan untuk kebutuhan sehari-hari secara massalforum.wahdahbandung.com Namun kita juga harus tetap optimis bahwa dengan perkembangan teknologi yang demikian pesatnya saat ini, mudah-mudahan suatu saat nanti CNT benar-benar dapat direalisasikan penggunaannya secara massal bagi kehidupan manusiaforum.wahdahbandung.com

Sumber Rujukan:

* Sforum.wahdahbandung.com Datta, 1995, Electronic Transport in Mesoscopic Systems, Cambridge University Pressforum.wahdahbandung.com
* Nforum.wahdahbandung.comRforum.wahdahbandung.com Franklin, Hforum.wahdahbandung.com Dai, 2000, An enhanced CVD approach to extensive nanotube networks with directionality, Advanced Materials, 12, 890-4forum.wahdahbandung.com
* Jforum.wahdahbandung.comWforum.wahdahbandung.com Hill dan Rforum.wahdahbandung.comHforum.wahdahbandung.com Petrucci, 2002, General Chemistry: An Integrated Approach, 3rd edition, New Jersey: Prentice Hall, Incforum.wahdahbandung.com
* Sforum.wahdahbandung.com Iijima, 1991, Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, 354, 56forum.wahdahbandung.com
* Jforum.wahdahbandung.com Kong, Hforum.wahdahbandung.comTforum.wahdahbandung.com Soh, Aforum.wahdahbandung.com Cassel, Cforum.wahdahbandung.comFforum.wahdahbandung.com Quate, Hforum.wahdahbandung.com Dai, 1998, Synthesis of single Single-Walled Carbon Nanotubes on patterned silicon wafers, Nature, 395, 878forum.wahdahbandung.com
* Jforum.wahdahbandung.com Liu, Pforum.wahdahbandung.com Boul, Lforum.wahdahbandung.com Wei, Aforum.wahdahbandung.comJforum.wahdahbandung.com Rimberg, Kforum.wahdahbandung.comAforum.wahdahbandung.com Smith, Dforum.wahdahbandung.comTforum.wahdahbandung.com Colbert, Rforum.wahdahbandung.comEforum.wahdahbandung.com Smalley, 1999, Controlled deposition of individual single-walled carbon nanotubes on chemically functionalized templates, Chemical Physics Letters, 303, 125-9forum.wahdahbandung.com
* Rforum.wahdahbandung.com Saito, Mforum.wahdahbandung.com Fujita, Mforum.wahdahbandung.comSforum.wahdahbandung.com Dresselhaus, Gforum.wahdahbandung.com Dresselhaus, 1992, Electronic structure of chiral graphene tubules, Applied Physics Letters, 60, 2204-6forum.wahdahbandung.com
* Tforum.wahdahbandung.com Wforum.wahdahbandung.com Odom, Hforum.wahdahbandung.com Jin-Lin, Pforum.wahdahbandung.com Kim, Cforum.wahdahbandung.comMforum.wahdahbandung.com Lieber, Atomic structure and electronic properties of single-walled carbon nanotubes, Nature, 391, 62-4forum.wahdahbandung.com
* Sukirno, Sforum.wahdahbandung.comZforum.wahdahbandung.com Bisri, Lforum.wahdahbandung.com Hasanah, Mursal, Iforum.wahdahbandung.com Usman, 2006, Low Temperature Carbon Nanotube Fabrication using Very High Frequency-Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition Method, Procforum.wahdahbandung.com ICSE 2006, Kuala Lumpur, Malaysiaforum.wahdahbandung.com
* Yforum.wahdahbandung.com Zhang, Aforum.wahdahbandung.com Chang, Jforum.wahdahbandung.com Cao, Qforum.wahdahbandung.com Wang, 2001, Electric-field-directed growth of aligned single-walled carbon nanotubes, Applied Physics Letters, 79, 3155-3157forum.wahdahbandung.com

Copyleft Aforum.wahdahbandung.comRforum.wahdahbandung.comTforum.wahdahbandung.com Nugraha pada 26 April 2008 pukul 23:59 dalam kategori Fisika dan Sains Materialforum.wahdahbandung.com
Ikuti setiap komentar untuk tulisan ini melalui Umpa

NB :
tulisan di atas merupakan tulisan saudara kita Ahmad Ridwan dari situs :
http://102fm-itbforum.wahdahbandung.comorg/2008/04/dari-sebatang-karbon/

mungkin kang topan bisa berkontribusi di situs itu

Sepintas membaca Republika, kabarnya pedang yang digunakan SULTAN SALAHUDDIN AL-AYYUBI ternyata sudah mengandung teknologi nano ?!

Apa bisa di share rubrik di Republika -nya?

Duwh forum.wahdahbandung.comforum.wahdahbandung.comforum.wahdahbandung.com saya cari2 arsip koran di rumah tentang ini, koq ngilang forum.wahdahbandung.comforum.wahdahbandung.comforum.wahdahbandung.com padahal kliping rubrik khazanah republika yang lain ada!! Saya buka repforum.wahdahbandung.com onlineforum.wahdahbandung.comnya juga kok nggak ada arsipnya ya?? Padahala saya yakin adaforum.wahdahbandung.com Sekarang, saya lagi tunggu balasan dari penulisnya yang saya kontak untuk saya mintai arsipnyaforum.wahdahbandung.com Semoga berhasil mendapatkannyaforum.wahdahbandung.com Sementara saya hanya punya ini, yang nggak saya ketahui kebenarannyaforum.wahdahbandung.com Mohon periksanyaforum.wahdahbandung.com

http://forumforum.wahdahbandung.comwgaulforum.wahdahbandung.comcom/archive/indexforum.wahdahbandung.comphp/t-52669-p-2forum.wahdahbandung.comhtml


Oktober 1192forum.wahdahbandung.com Richard yang Berhati Singa, raja Inggris yang memimpin tentara Kristen dalam Perang Salib III, bertemu dengan musuh bebuyutannya, pemimpin muslim Salahuddin al-Ayyubiforum.wahdahbandung.com Kedua pemimpin ini saling menghormatiforum.wahdahbandung.com Kedua pemimpin yang kemudian menjadi legenda itu, demikian Sir Walter Scott mendramatisasi dalam novel The Talisman, memamerkan senjata masing-masingforum.wahdahbandung.com

Richard mengeluarkan pedang lebar mengkilap buatan empu terbaik daratan Britaniaforum.wahdahbandung.com Salahuddin menghunus pedang kesayangannyaforum.wahdahbandung.com Pedang lengkung buatan empu di Damaskus yang tidak mengkilapforum.wahdahbandung.com "Alih-alih, warnanya biru pudar, dicercahi 10 juta garis," tulis Sir Scottforum.wahdahbandung.com Mungkin pedang itu mirip garis-garis pamor keris buatan empu terbaik di Jawaforum.wahdahbandung.com

Novel Sir Scott yang terbit dua abad silam itu memastikan keampuhan pedang Damaskus, salah satunya dipegang Salahuddin, menjadi abadiforum.wahdahbandung.com Pedang itu sangat tajamforum.wahdahbandung.com Saputangan sutra yang paling halus pun bisa terbelah dua jika jatuh melayang di atas mata pedangforum.wahdahbandung.com Selain itu, senjata yang dikenal sebagai pedang Damaskus itu sanggup membelah pedang musuh atau batu cadas paling keras tanpa berkurang ketajamannyaforum.wahdahbandung.com

Sayang, teknik membuat pedang Damaskus yang muncul pada abad ke-8 sudah punahforum.wahdahbandung.com Tak ada satu empu pun yang bisa membuatnya dalam dua abad terakhirforum.wahdahbandung.com Para ahli metalurgi bertanya-tanya bagaimana para empu di Damaskus bisa membuat pedang sekuat dan setajam ituforum.wahdahbandung.com Soal struktur logam di dalamnya juga menjadi pertanyaan besarforum.wahdahbandung.com

Baru pada zaman sekarang jawabannya ditemukan di Jermanforum.wahdahbandung.com Para empu di Damaskus itu, secara tidak sadar, menerapkan teknologi nano saat membuat pedang untuk Salahuddinforum.wahdahbandung.com Untuk mengingatkan, nanotube itu bahan yang 100 kali lebih kuat daripada bajaforum.wahdahbandung.com Tidak aneh jika pedang Damaskus begitu kuatforum.wahdahbandung.com

Peter Paufler, crystallographer di Universitas Teknik Dresden, Jerman, menemukan kawat nano dan nanotube saat meneliti pedang Damaskus yang berusia empat abad dengan mikroskop elektronforum.wahdahbandung.com "Ini temuan nanotube pertama di baja," kata Pauflerforum.wahdahbandung.com

Serat nanotube itu menjelujur di seluruh badan pedang yang terbuat dari bajaforum.wahdahbandung.com Akibatnya, baja itu seperti mendapat tulang tambahan yang 100 kali lebih kuatforum.wahdahbandung.com "Ini prinsip umum alam," kata Pauflerforum.wahdahbandung.com "Zat yang lebih lunak bisa diperkuat dengan menambah kawat yang kuatforum.wahdahbandung.com"

Ada kritik bahwa mikroskop elektron itu terkontaminasi nanotube dari tempat lain, seperti yang dikutip Alex Zettl, ahli fisika dari University of California, Berkeleyforum.wahdahbandung.com Tapi Paufler, setelah mengakui kemungkinan itu, mengatakan ia sudah menguji dengan berbagai peralatan berbedaforum.wahdahbandung.com Hasilnya tetap sama: ada partikel nanoforum.wahdahbandung.com

Para empu di Damaskus membuat pedang dengan bahan baku baja lantakan yang diimpor dari Indiaforum.wahdahbandung.com Baja mentah ini, di India disebut ukku dan di Barat dipanggil wootz, kualitasnya sangat bagus dan karbonnya mencapai 1,5 persen atau sekitar 15 kali lipat dibanding baja tempat lainforum.wahdahbandung.com

Karbon ini biasanya dianggap kunci membuat pedang yang bagusforum.wahdahbandung.com Tapi campurannya harus pas, terlalu banyak membuat baja menjadi getas, terlalu sedikit membuat baja tidak bisa tajamforum.wahdahbandung.com Jika prosesnya tidak sempurna, bisa muncul cementite, fase besi yang sangat rapuh meski kerasforum.wahdahbandung.com

Paufler menduga nanotube itu muncul saat baja lantakan India dibakarforum.wahdahbandung.com Karbon dari kayu dan dedaunan untuk membakar membentuk menjadi nanotube, terutama dari batang Cassia auriculata dan daun Calotropis giganteaforum.wahdahbandung.com Selain itu, pedang Damaskus memiliki unsur vanadium, kromium, mangan, timah, nikel, dan beberapa unsur lain yang terlacak sampai ke tambang-tambang di Indiaforum.wahdahbandung.com Lewat proses bakar dan tempa, nanotube itu belakangan terisi cementite, zat dari besi yang sangat kuatforum.wahdahbandung.com

Teknik membuat pedang Damaskus mirip dengan keris di Jawa, katana di Jepang, atau pedang Viking di Eropa Utaraforum.wahdahbandung.com Berbagai jenis lempeng besi dan logam disatukan menjadi batanganforum.wahdahbandung.com Setelah dibakar dan ditempa, logam baru itu akan menyatuforum.wahdahbandung.com Proses ini diulangi setelah menekuk logam hasil tempaan dan diulangi terus-menerusforum.wahdahbandung.com

Pukulan palu berulang-ulang membuat serat-serat kawat nano itu mengarah ke luar pedangforum.wahdahbandung.com Mungkin juga membuat partikel cementite yang lebih besar tersusun berlapis-lapis dengan baja yang lebih lunak tapi lenturforum.wahdahbandung.com

Saat pedang sudah berbentuk dan tinggal mempertajam, Paufler menduga para empu Damaskus itu merendamnya dengan air kerasforum.wahdahbandung.com Air keras itu tidak hanya menciptakan alur logam di badan pedang, tapi juga mempertajamforum.wahdahbandung.com

Nah, menurut dugaan Paufler, air keras itu memang melumerkan logamforum.wahdahbandung.com Tapi nanotube dari karbon dan cementite di dalamnya tetap bertahan sehingga membuat mereka seperti mata gergaji yang sangat lembutforum.wahdahbandung.com Pedang pun menjadi sangat tajam dengan kekuatan 100 kali baja, persis seperti yang dipegang Salahuddin al-Ayyubiforum.wahdahbandung.com