ABAD 21 ZAMAN GRAFENA

ABAD KE 21 ADALAH ZAMAN GRAFENA

Oleh: Jum’an

Tahukah anda bahwa berlian yang 100 karat (20 gram)  laku sampai 20 juta dolar dan isi batang pensil yaitu grafit yang 20 gram hanya laku beberapa ribu rupiah adalah dua bahan yang sama? Keduanya terdiri dari atom-atom karbon yang identik sama. Hanya susunannya saja yang berbeda. Dalam berlian, atom-atom karbon saling terikat kuat dalam bentuk tetrahedrons tiga dimensi, sedangkan dalam grafit, atom-atom itu saling terikat kuat dalam lapisan-lapisan dua dimensi berbentuk cincin heksagonal (segi-enam)  dimana kekuatan ikatan antara lapisan yang satu dengan lainnya relatif lemah. Itulah yang menyebabkan sifat fisik keduanya sangat berbeda: berlian bahan alami yang sangat keras, tembus cahaya sedang grafit hitam, kusam, dan relatif lunak. Selain sebagai berlian dan grafit, masih ada berapa bentuk (alotrop) dari karbon lainnya, diantaranya yang sangat mengagumkan yaitu Grafena (Graphene).

Dalam grafena, atom-atom karbon tersusun mendatar seperti bola bilyar di atas meja,. Mereka tersusun dalam rangkaian cincin segi-enam yang saling bergandengan sehingga menyerupai sarang lebah, dan membentuk lembaran tipis. Lembaran grafena ini sangat tipis hanya setebal satu atom, jadi hanya berdimensi dua, sejuta kali lebih tipis dari rambut manusia. Tumpukan 3 juta lapis grafena hanya setebal 1 mm. Begitu tipis dan ringannya sehingga kurang 1 gram grafena mempunyai luas permukaan lebih dari sebuah lapangan bola. Grafit adalah tumpukan dari jutaan lapis grafena, keduanya mempunyai struktur atom yang berbentuk cincin heksagonal. Berarti kita dapat memperoleh grafena dengan mengupas lapisan-lapisan grafit sampai memperoleh satu lapisan tunggal. Grafena mempunyai sekitar 20 keunikan yang super. Tiga diantaranya, ia 200 kali lebih kuat dari baja, lebih keras dari berlian, 1000 kali lebih konduktif dari Silikon.

Grafena adalah benda dua dimensi yang pertama ditemukan di dunia. Diramalkan bahwa perkembangan penemua grafena akan mengubah kehidupan manusia memasuki abad baru. Sampai 2004 grafena baru dapat dibuat dalam skala laboratorium. Sang penemu baru berhasil mencapai grafena setebal 10 lapis dengan mengupas grafit menggunakan scotch tape. Sepuluh tahun kemudian, Samsung Electronics berhasil membuat grafena satu lapis dengan diameter 30 inci. Diperkirakan dalam beberapa dekade mendatang grafena sudah akan merevolusi industry secara besar-besaran di banyak bidang termasuk energi, kedokteran, komputasi dan elektronik lainnya. Atom-atom hydrogen karena ukurannya yang lebih kecil dapat menembus membran grafena sehingga grafena dapat digunakan untuk mengekstrak hidrogen dari atmosfer, suatu perkembangan yang bisa membuka jalan untuk membuat pembangkit listrik tenaga hydrogen yang diserap dari udara. Dalam dunia kedokteran grafena digunakan dalam alat penyunting DNA untuk pengobatan kanker serta mengantar obat ketitik tertentu yang tersembunyi dalam tubuh manusia.

Grafena ditemukan 2004 oleh dua ilmuwan Universitas Manchester, Andre Geim dan Konstantin Novoselov. Mereka memenangkan hadiah Nobel 2010 dalam bidang fisika untuk eksperimen-eksperimen terobosan mengenai bahan dua dimensi grafena. Saat ini grafena sedang dalam tahap pengujian penggunaannya dalam (silahkan klik link-link ini!):
tinta, transistor, sayap pesawat terbang, chip komputer, batere, touch screen yang lentur, pelapis anti korosi, ban mobil, penawar air laut, peralatan pengaturDNA, headphones, raket tenis, antena, sel tenaga matahari, cat, jendela, pengganti jaringan tubuh, sensor kamera, penginderaan gas, memperkuat bahan-bahan, dll. 

Bila abad ke 20 disebut zaman plastik, maka abad ke 21 dapat disebut zaman grafena. Tetapi sebelum semua aplikasi ini siap, para peneliti masih harus mengatasi berbagai tantangan seperti studi dari Univ. Brown yang mengatakan bahwa grafena termasuk bahan beracun bagi manusia. Belum lagi teknologi produksinya untuk mencapai harga ekonomis.