Grafena: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Luckas-bot (bicara | kontrib) k r2.7.1) (bot Menambah: bs:Grafen |
k Minor Adjustment Tag: halaman dengan galat kutipan VisualEditor Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler Tugas pengguna baru Newcomer task: copyedit |
||
(39 revisi perantara oleh 25 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{rapikan|masih banyak kesalahan penerjemahan}}
[[Berkas:Graphen.jpg|
'''Grafena''' ({{lang-en|Graphene}}) merupakan [[alotrop]] [[karbon]] yang berbentuk lembaran
[[Ikatan karbon-karbon]] pada grafena adalah sekitar 0,142 nm. Grafena merupakan unsur dasar dari [[alotrop]] karbon, meliputi [[grafit]], [[tabung nano karbon]], dan [[fulerena]]. Grafena juga dapat dianggap sebagai [[molekul]] [[aromatik]] yang sangat besar, yang merupakan kelompok [[senyawa]] [[hidrokarbon]] polisiklik [[aromatik]] datar.
== Sejarah Penemuan Grafena ==
Pada tahun 2004 kelompok riset dari [[Institut Teknologi Massachusetts]] yang dipimpin oleh [[Andre K. Geim]] dan [[Kostya Novoselov|Konstantin Novoselov]] menemukan suatu material [[semikonduktor]] yang disebut "Graphene" (Grafena). Bahan yang merupakan [[alotrop]] [[karbon]] ini mempunyai ketebalan hanya satu atom saja dan lebih kuat daripada baja, yaitu karbon yang disusun menyamping pada kisi yang menyerupai sarang [[lebah]] (Segi 6) dan diperkirakan sebagai bahan [[semikonduktor]] tertipis di [[Dunia]]. Lapisan tunggal dari [[grafit]] sebelumnya (sekitar tahun 1910an) ditumbuhkan secara epitaksial di atas material-material lainnya dan biasa di sebut "grafena epitaksial". Grafena epitaksial ini mengandung lapisan setebal satu atom berbentuk [[heksagonal]] dengan ikatan ''sp<sup>2</sup>'' antar atom karbonnya. Pada proses penumbuhan kristal grafena ini terjadi transfer muatan dari substrat ke grafena epitaksial, dan dalam beberapa kasus terjadi [[hibridisasi orbital]] ''d'' dari atom substrat dengan orbital [[pi]] dari grafena, yang secara signifikan mengubah struktur [[elektronik]] grafena.
== Penjelasan ==
Grafena yang sempurna secara eksklusif terdiri dari [[sel]]-[[sel]] yang berbentuk heksagonal
== Grafena Sintesis
Telah diperhitungkan bahwa fragmen-fragmen kecil lembaran grafena dihasilkan (bersamaan dengan serpihan lainnya) ketika [[grafit]] dikikis, misalnya ketika menggambar garis dengan [[pensil]].<ref>"...bits of graphene are undoubtedly present in every pencil mark" —[http://www.sciam.com/article.cfm?id=carbon-wonderland Carbon Wonderland, ''Scientific American'', April 2008 ] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081122100411/http://www.sciam.com/article.cfm?id=carbon-wonderland |date=2008-11-22 }}</ref> Namun, [[fisikawan]] dari Universitas Manchester dan ''Institute for Microelectronics Technology, Chernogolovka, Russia'' yang pertama kali mengisolasi dan mempelajari grafena (daripada [[hidrokarbon]] aromatik polisiklik) pada tahun 2004. Selain itu pada publikasi dalam jurnal ilmiah ''Science'',<ref name="Nov 04">Novoselov, K.S. ''et al''. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. ''Science'' '''306''', 666 (2004) {{DOI|10.1126/science.1102896}}</ref>
Grafena adalah nama yang diberikan pada satu lapisan atom karbon yang dipadatkan dalam struktur cincin benzena, dan secara luas digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat banyak bahan berbasis karbon, termasuk grafit, [[fulerena]] besar, nanotube, dll. (Misalnya, Nanotube karbon biasanya dianggap sebagai lembaran graphene digulung menjadi silinder berukuran nanometer (geometri) | silinder). Planar grafena sendiri telah dianggap tidak ada dalam keadaan bebas, menjadi tidak stabil sehubungan dengan pembentukan struktur melengkung seperti jelaga, [[fulerena]], dan nanotube.
Grafena sampai saat ini merupakan bahan paling mahal di [[Bumi]], dengan sebuah sampel yang dapat diletakkan di potongan rambut manusia memakan biaya lebih dari $1.000 (Sama dengan Rp.14.061.891) (April 2008).<ref name = "SciAm">"Carbon Wonderland", [http://www.sciam.com/article.cfm?id=carbon-wonderland ''Scientific American'', April 2008] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081122100411/http://www.sciam.com/article.cfm?id=carbon-wonderland |date=2008-11-22 }}</ref> Harga grafena dapat menurun
=== Pertumbuhan
Metode ini pada prinsipnya menggunakan suatu substrat sebagai bibit pertumbuhan grafena. Hal ini dikenal sebagai pertumbuhan epitaksial. Metode ini mempunyai kelemahan diantaranya tidak menghasilkan lembaran-lembaran grafena dengan ketebalan yang seragam. Selain itu ikatan antara lembaran grafena bagian bawah dengan substrat dapat memengaruhi sifat-sifat lapisan [[karbon]].<ref name = "PhysOrg.com">"A smarter way to grow graphene", [http://www.physorg.com/news129980833.html ''PhysOrg.com'', May 2008] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120128134607/http://www.physorg.com/news129980833.html |date=2012-01-28 }}</ref>
=== Reduksi Silikon Karbida ===
=== Reduksi Hidrazina ===
Para peneliti telah mengembangkan suatu metode meletakkan kertas grafena [[oksida]] (Graphene oxide) dalam [[larutan]] hidrazin murni (suatu [[senyawa]] [[kimia]] yang mengandung [[nitrogen]] dan [[hidrogen]]) yang akan mereduksi kertas [[grafit]] [[oksida]] menjadi grafena berlapis tunggal.<ref>"Researchers discover method for mass production of nanomaterial graphene", [http://www.physorg.com/news145544727.html ''PhysOrg.com'', Nov 2008] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090104041549/http://www.physorg.com/news145544727.html |date=2009-01-04 }}</ref>
=== Reduksi
Publikasi baru-baru ini telah menjelaskan proses
== Sifat-sifat
=== Struktur
Struktur atom grafena
| last = Ishigami
| first = Masa
Baris 58 ⟶ 57:
| journal = Proceedings of the Natioanl Academy of Sciences
| doi = 10.1073/pnas.0703337104
| pmid = 17517635
| access-date = 2009-01-05
| archive-date = 2023-08-08
| archive-url = https://web.archive.org/web/20230808055514/https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.0703337104
| dead-url = no
}}</ref> dengan menggunakan [[mikroskop penerowongan payaran]] (''scanning tunneling microscope''). Grafena yang diproses menggunakan teknik litografi diselimuti oleh residu fotoresistor, yang harus dibersihkan untuk mendapatkan gambar beresolusi atomik.<ref name="Ishigami07"/> Residu tersebut kemungkinan merupakan "[[adsorbat]]" yang terpantau pada gambar TEM, dan dapat menjelaskan riakan yang terpantau pada grafena. Riakan grafena pada permukaan silikon dioksida ditentukan oleh konformasil grafena terhadap silikon dioksida, dan bukan merupakan efek intrinsik.<ref name="Ishigami07"/>
=== Sifat Elektronik ===
Grafena sangat berbeda dari kebanyakan bahan tiga dimensi konvensional. Secara intrinsik, grafena merupakan semilogam atau [[semikonduktor]] bersela energi nol. Hubungan E-k grafena adalah linear untuk [[energi]] rendah yang berada dekat dengan enam sudut zona Brilloiun heksagonal dua dimensi, mengakibatkan [[massa]] efektif [[elektron]] dan lubang heksagonalnya nol.
=== Sifat
[[Berkas:graphene visible.jpg|
Sifat-sifat [[elektronik]] grafena yang unik menyebabkannya memiliki opasitas yang tinggi untuk sebuah bahan ekalapis atomik. Ia menyerap ''πα'' ≈ 2,3% [[cahaya]] putih, dengan ''α'' adalah [[tetapan struktur halus]].
=== Sifat Mekanik ===
Grafena merupakan bahan yang paling kuat yang diketahui oleh manusia menurut penelitian yang dikeluarkan oleh [[Universitas Columbia]] pada
Dengan menggunakan [[mikroskop gaya atom]], penelitian terkini tentang grafena telah dapat mengukur [[tetapan pegas]] lembaran-lembaran grafena yang disuspensi. Lembaran grafena yang diikat oleh [[gaya van der Waals]] disuspensi pada rongga-rongga [[silikon dioksida]]
Sebagaimana dengan bahan material lainnya, daerah-daerah tertentu pada grafena mengalami fluktuasi kuantum dan termal pada pergeseran relatifnya. Walaupun amplitudo fluktuasi ini terbatas pada struktur 3D-nya (bahkan untuk ukuran tak terhingga), [[teorema Mermin-Wagner]] menunjukkan bahwa amplitudo fulktuasi berpanjang gelombang panjang akan meningkat secara logaritmik terhadap struktur 2D-nya, sehingga ia akan menjadi tidak terbatas pada struktur yang berukuran tak terhingga. Deformasi tempatan dan regangan elastik dipengaruhi oleh divergensi yang berkisaran panjang pada pergeseran relatif ini. Dipercayai bahwa dengan struktur 2D yang cukup besar, ia akan melentuk dan mengusut membentuk struktur 3D yang berfluktuasi jika tidak terdapat tegangan lateral yang diberikan. Para peneliti telah memantau riakan pada lapisan-lapisan grafena yang disuspensi,<ref name="Meyer07"/> dan diajukan bahwa riakan-riakan ini diakibatkan oleh fluktuasi termal pada bahan. Oleh karena deformasi dinamis ini, terdapat perdebatan apakah grafena benar-benar berstruktur 2D.<ref name="Carlsson"/><ref name="Fasolino"/><ref name="RiseGraphene"/>
=== Transport
Grafena dianggap sebagai bahan yang ideal untuk spintronik oleh karena [[interaksi]] orbit-[[spin]] yang kecil dan hampir tidak adanya momen magnet inti dalam [[karbon]]. Injeksi [[spin]]-arus [[listrik]] dan deteksi pada grafena telah didemonstrasikan pada suhu kamar.<ref name="Tombros">
{{cite journal
Baris 113 ⟶ 116:
| journal = Jpn. J. Appl. Phys.
| doi = 10.1143/JJAP.46.L605
}}</ref> Koherensi spin yang lebih besar daripada satu telah terpantau pada suhu kamar<ref name="Tombros"/> dan kontrol polaritas arus [[spin]] yang melewati gerbang [[listrik]] telah diamati pada [[temperatur]] rendah.
=== Efek Magnetik ===
Selain mobilitasnya yang tinggi dan Konduktivitas yang minimum, grafena menunjukkan perilaku sangat menarik dalam suatu medan magnetik. Grafena menunjukkan ketidak normalan efek kuantum Hall dengan urutan dialihkan oleh <math>1/2</math>. Dengan demikian, konduktivitas Hall adalah <math>\sigma_{xy} = \pm {4\left(N + 1/2 \right )e^2}/h </math>,
=== Transport
Tiap atom karbon dalam grafena mempunyai satu orbital s dan tiga orbital p. Satu orbital s dan dua orbital p digunakan untuk membentuk ikatan kovalen yang kuat dan tidak berkontribusi dalam [[konduktivitas]] sedangkan satu elektron bebas yang berada pada subkulit p membentuk orbital phi yang tegak lurus dengan lembaran grafena yang akhirnya akan menentukan sifat-sifat elektrik dari grafena. Elektron-elektron ini seperti tidak memiliki [[massa]], seperti partikel-partikel tanpa massa yang digambarkan dalam teori [[relativitas]],''e=mc<sup>2</sup>''. Hasil percobaan dari pengukuran transpor elektron menunjukkan bahwa grafena memiliki mobilitas elektron yang tinggi pada suhu ruang dengan nilai lebih dari 15.000''cm<sup>2</sup>'' ''V<sup>-1</sup>'' ''s<sup>-1</sup>''.<ref name="Stolyarova"/>
===
Dengan mengoksidasi secara [[kimiawi]] grafena dan kemudian merendamnya di [[air]], lapisan-lapisan grafena akan membentuk lembaran single dengan ikatan yang sangat kuat. Lembaran-lembaran ini disebut ''Graphene Oxida Paper'' dengan keteraturan ''tensile modulus'' sebesar 32 GPa.<ref>
=== Modifikasi Kimia ===
[[Larutan]] fragmen-fragmen dari grafena dapat dipreparasi di [[laboratorium]] melalui modifikasi [[kimia]] dari [[grafit]].<ref>Sandip Niyogi, Elena Bekyarova, Mikhail E. Itkis, Jared L. McWilliams, Mark A. Hamon, and Robert C. Haddon . Solution Properties of Graphite and Graphene. ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'' '''128'''(24) pp. 7720–7721 (2006); (Communication) {{DOI|10.1021/ja060680r}}</ref>
== Aplikasi ==
Baris 173 ⟶ 138:
=== Pendeteksi molekul gas tunggal ===
Grafena dapat digunakan sebagai sensor yang sangat baik untuk menentukan struktur
=== Ultrakapasitor ===
Menurut Prof.Rod Ruoff,
Ultrakapasitor dari grafena dapat menangkap kembali energi yang terbuang dengan mengubah energi kinetik menjadi energi potensial sehingga akan mengurangi [[kalor]] yang terbuang. [[Industri]] dapat mengurangi energi yang terbuang dengan memasang ultrakapasitor dalam mesin-mesin produksi dan dapat pula diterapkan pada bus,truk dan kereta api.<ref name="Stoller">{{cite journal
| last = Stoller
| first = Meryl D.
Baris 185 ⟶ 149:
| date = [[22 August]] [[2008]]
| url = http://bucky-central.me.utexas.edu/RuoffsPDFs/179.pdf
| format = PDF
| title = Graphene-Based Ultracapacitors | journal =
| access-date = 2009-01-05
| archive-date = 2013-03-20
| archive-url = https://web.archive.org/web/20130320001240/http://bucky-central.me.utexas.edu/RuoffsPDFs/179.pdf
| dead-url = yes
}}</ref>
===
Graphene Nanoribbons (GNRs) adalah lapisan tunggal yang esensial dari grafena yang dipotong dengan pola tertentu untuk menghasilkan sifat-sifat [[listrik]] tergantung dari tepi lembaran tersebut, dapat berbentuk Z atau ''armchair''. Berdasarkan perhitungan prediksi ''tigh binding'' bahwa GNR yang [[zigzag]] bersifat [[logam]], sedangkan ''armchair'' dapat bersifat [[logam]] ataupun semilogam tergantung lebarnya. GNR dapat mempunyai sifat logam hingga [[semikonduktor]] tergantung chiralitynya. GNR bertepi [[zigzag]] bersifat logam dengan bentuk khas pada kedua sisinya tanpa memperhatikan lebarnya. Sementara GNR bertepi ''armchair'' dapat bersifat logam ataupun [[semikonduktor]] tergantung pada lebar NA. GNR ''armchair'' akan bersifat [[logam]] jika NA = 3k + 2 ( k adalah [[bilangan]] bulat ) dan jika tidak maka bersifat [[semikonduktor]]. Akhir-akhir ini bermacam-macam ''junction'' seperti bentuk L, bentuk T dan bentuk Z di dasarkan pada dua jenis GNR yang telah diusulkan tersebut. Walaupun ''junction-junction'' ini memiliki bentuk [[geometri]] yang sama dengan junction Quasi satu [[dimensi]] yang lain, keadaan elektronnya sangat berbeda dari ''junction'' yang lain karena pada GNR elektron-elektronnya mempunyai sifat yang khas.
Perhitungan DFT akhir-akhir ini memperlihatkan nanoribbons ''armchair'' bersifat [[semikonduktor]] dengan skala [[energi]] GAP nya berbanding terbalik dengan lebarnya
Nanoribbons zigzag juga bersifat [[semikonduktor]] dan memiliki [[spin]] tepi yang terpolarisasi. Struktur 2Dnya memiliki daya hantar [[listrik]] dan [[termal]] yang tinggi dengan ganguan yang kecil memungkinkan GNR digunakan sebagai alternatif pengganti [[tembaga]] untuk sambungan-sambungan sirkuit tembaga. Beberapa penelitian juga dilakukan untuk membuat Quantum dots dengan mengubah lebar GNR pada titik tertentu disepanjang pita untuk membuat ''quantum confinement''.<ref>Wang, Z. F., Shi, Q. W., Li, Q., Wang, X., Hou, J. G., Zheng, H., et al. Z-shaped graphene nanoribbon quantum dot device. ''Applied Physics Letters'', '''91'''(5), 053109 (2007)</ref>
Baris 199 ⟶ 168:
=== Transistor Grafena ===
[[Transistor]] grafena sudah ditemukan sejak 2 tahun yang lalu, namun [[transistor]] tersebut masih mengalami kebocoran dan memengaruhi penampilan atau performa jika digunakan pada chip [[komputer]], akan tetapi setelah dua tahun berikutnya kebocoran dari graphene dapat ditutupi dan telah diciptakan [[transistor]] grafena yang benar-benar stabil. [[Transistor]] grafena memiliki kelebihan dibandingkan dengan material lain seperti [[silikon]],diantaranya tidak cepat membusuk dan tidak cepat ter[[oksidasi]].<ref>
== Referensi ==
Baris 213 ⟶ 182:
== Pranala luar ==
* {{en}}[http://www.lintasberita.com/Teknologi/silikon_out_graphene_in silikon out graphene in]{{Pranala mati|date=Maret 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}
* {{en}}[http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=234 Nano balon yang sempurna] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081218160024/http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=234 |date=2008-12-18 }}
* {{en}}[http://www.gamexeon.com/forum/hardware-article/7419-mentoknya-ukuran-semikonduktor-sudah-mulai-mendapat-titik-terang.html Mentoknya ukuran semikonduktor sudah mulai mendapat titik terang] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090822044956/http://www.gamexeon.com/forum/hardware-article/7419-mentoknya-ukuran-semikonduktor-sudah-mulai-mendapat-titik-terang.html |date=2009-08-22 }}
* {{en}}[http://www.kompas.com/read/xml/2008/04/20/13061069/transistor.terkecil.dibuat.dari.goresan.pensil Transistor terkecil dibuat dari Goresan pensil] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081222011716/http://www.kompas.com/read/xml/2008/04/20/13061069/transistor.terkecil.dibuat.dari.goresan.pensil |date=2008-12-22 }}
* {{en}}[http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1186617552&14 Membuktikan teori Einstein dengan pensil] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20201218131157/http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1186617552&14 |date=2020-12-18 }}
* {{en}}[http://www.physics.gatech.edu/npeg/ Epitaxial graphene Lab] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081211184210/http://www.physics.gatech.edu/npeg/ |date=2008-12-11 }}
[[Kategori:Material nano]]
|