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)
Berikut adalah berbagai penggunaan potensial graphene:
1. Baterai
Peneliti UCLA telah berhasil mengembangkan baterai graphene yang tidak beracun, murah, dan mengisi ulang (charging) dalam waktu singkat.
Baterai ini bisa mengisi ponsel Anda hanya dalam waktu 5 detik!
2. Night Vision
Graphene bersama dengan sulfida timbal dapat menciptakan gambar atau citra lebih halus dalam kondisi cahaya yang sangat rendah.
Terobosan ini akan mendorong diproduksinya kamera ultra ringan dan kacamata night vision.
3. Mendeteksi Bahan Peledak
Graphene dapat berguna dan sangat efisien dalam mendeteksi bahan peledak.
Meskipun desain awal telah dikembangkan oleh Rensselaer Polytechnic Institute, masih dibutuhkan waktu lama sebelum produk ini bisa digunakan oleh tim penjinak bom.
4. Rompi Anti Peluru Kualitas Tinggi
Kekuatan graphene yang begitu besar menjadikannya ideal digunakan sebagai bahan pembuat rompi antipeluru.
Sebuah penelitian di Australia telah berhasil menemukan cara untuk menggabungkan karbon nanotube dengan graphene untuk membuat rompi antipeluru yang sejauh ini paling aman.
5. Cat Kualitas Super
Para peneliti terus bereksperimen mencampur graphene dengan unsur lain untuk membentuk sel-sel fotovoltaik (sel surya) ultra tipis yang dapat digunakan untuk mengecat rumah.
Cat ini pada gilirannya dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik seluruh rumah dengan memanfaatkan sinar matahari.
6. Layar Transparan yang Lebih Kuat dari Baja
Dengan sifat graphene yang kuat, kita bisa berharap akan banyak layar elektronik transparan dipasang di mana-mana.
Layar konvensional, seperti yang kita tahu, akan menjadi usang segera setelah itu.
7. Graphene Mampu Mengubah Teknologi Sel Surya
Energi matahari merupakan sumber daya gratis dan tak ada habisnya. Hanya saja, teknologi sel surya saat ini masih belum begitu efisien.
Graphene dapat mengubah semua itu di masa depan. Dengan sel surya graphene ultra tipis, energi yang bisa diserap dari sinar matahari akan berlipat dibandingkan yang bisa dilakukan saat ini.
8. Kapasitor Super Graphene untuk Menyalakan Laptop Berhari-hari
Kapasitor super yang menggunakan lapisan karbon diantara dua pelat diprediksi akan mampu meningkatkan kapasitas penyimpanan muatan listrik.
Secara teori, kapasitor ini akan sanggup menyalakan laptop hingga berhari-hari.
9. Membuat Speaker yang Lebih Baik dan Murah
Speaker graphene telah dikembangkan dalam bentuk yang masih kasar saat ini. Penelitian terus dilakukan untuk meningkatkan kualitas serta keterjangkauannya di pasaran.
Selain suara yang mumpuni, speaker graphene juga mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan speaker konvensional.
10. Pembuangan Limbah Nuklir yang Lebih Mudah
Graphene oksida akan membuat pembuangan limbah nuklir dari badan air lebih mudah dari sebelumnya.
Saat dicampur dengan limbah radioaktif, graphene oksida berubah menjadi gumpalan sehingga lebih mudah diangkat dari badan air.
11. Membuat Otot Buatan
Graphene berpotensi digunakan untuk membuat otot manusia buatan.
Sekali lagi, meskipun memiliki peluang, diperlukan riset lebih jauh untuk mewujudkannya.
12. Anti Karat
Karat adalah masalah kecil namun merepotkan, terutama di mesin berbagai peralatan.
Sifat graphene yang menolak air dapat dimanfaatkan untuk mencegah karat. Ahli kimia di SUNY telah berhasil menciptakan lapisan yang dapat mencegah baja dari karat hingga 1 bulan saat terendam dalam larutan air garam.
13. Layar Touchscreen Ekstra Kuat
Memasukkan graphene sebagai konduktor di layar sentuh (touchscreen) akan membuatnya menjadi produk kuat sehingga akan menggantikan material plastik.
Dengan Samsung mencoba untuk memonopoli teknologi ini secara agresif, kita bisa mengharapkan smartphone murah dengan layar sentuh yang lebih tahan lama di masa depan.
14. Membuat Air Laut Bisa Diminum
Peneliti MIT sedang merancang filter menggunakan graphene (grafena) yang dapat memisahkan garam dari air laut.
Ini tidak diragukan lagi adalah penggunaan paling potensial. Hanya saja Anda mesti sabar, masih dibutuhan riset lanjutan untuk merealisasikan ide ini.
Sumber:
http://global.liputan6.com/read/574697/si-ajaib-graphene-rambut-dibagi-jutaan-300-kali-kekuatan-baja
https://www.amazine.co/30827/apa-itu-graphene-14-potensi-penggunaannya-di-masa-depan/