material yang luar biasa(graphhane)

BABI

PENDAHULUAN

A.Latar belakang

Tahun 2010, nobel fisika diberikan kepada Andre Geim dan Konstantin Novoselov. Keduanya adalah profesor fisika dari University of Manchester, Inggris. Penghargaan nobel ini diberikan atas keberhasilan mereka untuk pertama kalinya memisahkan selembar tipis lapisan karbon dari grafit. Lapisan tipis karbon ini disebut graphene.

BAB II

ISI

B.Pengertian

Graphen e adalah bahan yang terdiri dari karbon murni, dengan atom diatur dalam pola heksagonal biasa. Graphene dapat digambarkan sebagai atom-satu lapisan tebal dari grafit mineral, (banyak lapisan graphene ditumpuk bersama-sama secara efektif membentuk serpihan kristal grafit). Di antara sifat superlatif lainnya dipublikasikan dengan baik, sangat ringan, dengan selembar 1 meter persegi dengan berat hanya 0,77 miligram.Penghargaan Nobel dalam Fisika untuk tahun 2010 ini diberikan kepada Andre Geim dan Konstantin Novoselov di University of Manchester "untuk eksperimen terobosan mengenai bahan graphene dua dimensi".

           

Graphene merupakan salah satu jenis material baru yang terdiri atas atom-atom karbon dengan bentuk konfigurasi kisi yang datar, dengan jarak antar atom-atom karbon sebesar 0,142 nm. Konfigurasi ini menyerupai struktur sarang lebah dengan ketebalan yang sangat kecil, yaitu dalam orde ukuran atom. Sedemikian tipisnya lapisan graphene ini sehingga merupakan salah satu contoh dari material berdimensi dua. Dibandingkan dengan grafit dengan ketebalan 1 mm, graphene tentu jauh lebih tipis. Dapat dibayangkan, dalam 1 mm grafit, terdapat sekitar tiga ribu lapisan graphene yang menyusun grafit tersebut.

Sebagai sebuah material yang benar-benar baru, graphene tidak hanya luar biasa dalam hal ketipisannya, tetapi juga kekuatan yang dimilikinya. Graphene memiliki daya tahan terhadap tekanan sebesar 42 N/m. Jika dibandingkan dengan kekuatan baja yang memiliki kekuatan terhadap tekanan berkisar antara 0,25 – 1,2 x 10⁹ N/m² (jika kita anggap terdapat baja dengan ketebalan yang sama dengan ketebalan graphene, maka kekuatan baja tersebut setara dengan 0,084 – 0,40 N/m) maka graphene 100 kali lebih kuat daripada baja yang paling kuat sekalipun!

Graphene merupakan material yang bersifat konduktor listrik (dapat menghantarkan listrik), dengan konduktivitas yang sama dengan konduktivitas tembaga. Selain itu, juga bersifat sebagai konduktor panas, dengan kemampuan konduksi yang berada di atas material-material lainnya yang telah dikenal. Graphene juga bersifat transparan meskipun tetap memiliki kerapatan yang cukup tinggi, yaitu sebesar 0,77 mg/m².

C.Tujuan dan Indikasi

Isolasi graphene menyebabkan ledakan penelitian saat ini. Sebelumnya, pesawat atom berdiri bebas sering "dianggap tidak ada" [15] karena mereka termodinamika tidak stabil pada skala nanometer [10] [9] Hal ini saat ini dipercaya dan, jika tidak didukung, memiliki kecenderungan untuk menggulir dan gesper. bahwa roughening mikroskopis intrinsik pada skala 1 nm mungkin penting untuk stabilitas kristal murni 2D. [31]

Ada sejumlah upaya sebelumnya untuk membuat film graphitic tipis atom dengan menggunakan teknik pengelupasan mirip dengan metode gambar. Multilayer sampel turun sampai 10 nm dengan ketebalan diperoleh. Upaya ini ditinjau pada tahun 2007. [3] Selain itu, beberapa kertas sangat tua baru-baru ini ditemukan [16] di mana peneliti mencoba untuk mengisolasi graphene dimulai dengan senyawa diselingi (lihat Sejarah dan penemuan eksperimental). Makalah ini melaporkan pengamatan fragmen graphitic sangat tipis (mungkin monolayers) dengan mikroskop elektron transmisi. Baik dari pengamatan sebelumnya sudah cukup untuk "memicu demam emas graphene", sampai kertas Science melakukannya dengan melaporkan tidak hanya sampel makroskopik pesawat atom diekstraksi namun, penting, sifat yang tidak biasa mereka seperti efek transistor bipolar, transportasi balistik biaya , osilasi kuantum besar, dll Penemuan kualitas menarik seperti intrinsik graphene memberikan dorongan langsung untuk penelitian lebih lanjut dan beberapa kelompok cepat mengulangi hasil awal dan bergerak lebih jauh. Terobosan ini juga membantu untuk menarik perhatian pada teknik produksi lainnya, seperti pertumbuhan epitaxial film graphitic ultra-tipis. Secara khusus, itu kemudian ditemukan bahwa monolayers graphene ditumbuhkan pada SiC dan Ir yang lemah digabungkan ke substrat (bagaimana lemah tetap diperdebatkan) dan interaksi graphene-substrat dapat pasif lanjut.

D.Materi

Padahal, ditinjau dari bahan dasar untuk mendapatkan lembaran graphene ini, sangat mudah didapat. Grafit merupakan bahan yang terdapat dalam sebuah pinsil! Bahkan bagi kita yang pernah menggunakan pensil saat menulis mungkin saja telah menghasilkan lapisan graphene tanpa kita sadari pada lembaran kertas yang kita tulisi.

Pemisahan graphene dari grafit serta analisis sifat-sifatnya untuk pertama kali dilakukan oleh Andre Geim dan Konstantin Novoselov. Geim dan Novoselov menggunakan pita perekat untuk melepas selembaran tipis karbon dari sebuah grafit dengan cara yang lebih metodis. Dari proses ini, pada awalnya mereka memperoleh lembaran-lembaran yang masih mengandung banyak lapisan-lapisan graphene, tetapi dengan mengulang-ulangi prosedur tersebut sebanyak sepuluh sampa dua puluh kali, akhirnya diperoleh lambaran yang semakin tipis. Langkah berikutnya dalam upaya menganalisis lapisan graphene ini adalah mengambil fragmen kecil graphene di antara lapisan-lapisan tipis grafit dan sisa-sisa karbon lainnya yang telah mereka peroleh.

Untuk dapat menganalisis sifat-sifat material hasil pemisahan mereka dengan cermat, kedua ilmuwan dari Manchester ini melekatkan lembaran-lembaran graphene yang mereka peroleh pada pelat silikon teroksidasi, sebuah pelat material kerja standar dalam industri semikonduktor.

Saat pelat itu diamati di bawah mikroskop standar, maka akan tampak pelangi warna seperti yang terlihat jika lapisan minyak tumpah di atas air. Dari pengamatan warna-warna ini, mereka kemudian menentukan jumlah lembaran graphenee yang terkandung dalam lapisan tersebut. Dari pengamatan ini juga mereka dapat memprediksi ketebalan lapisan yang terdapat pada dioksida silikon ini yang pada gilirannya sangat penting dalam mengungkap keberadaan graphenee.

Pada pengamatan di bawah mikroskop, graphenee tampak berupa material kristaline berdimensi dua pada suhu kamar. Graphenee memperlihatkan struktur jaringan karbon yang benar-benar teratur dalam dua dimensi, yaitu dimensi panjang dan lebar. Unit dasar struktur ini hanya terdiri atas enam atom karbon yang saling bergabung secara kimiawi. Graphenee, seperti halnya bentuk-bentuk lain dari karbon yang kita ketahui, tersusun atas jutaan atom-atom karbon yang bersama-sama membentuk pola heksagonal.


Sebuah lembaran graphene. Jika lembaran graphene ini dibentuk menjadi bangun ruang bola maka akan diperoleh struktur fullerene. Jika lembaran grapene ini dibuat menjadi seperti bentuk tabung, maka diperoleh struktur nanotubes.
(Sumber: http://static.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/sciback_phy_10.pdf)

Foto graphene dalam cahaya yang ditransmisikan. Kristal ini satu-atom-tebal bisa dilihat dengan mata telanjang karena menyerap sekitar 2,3% dari cahaya putih.

Sifat unik optik graphene menghasilkan opacity tiba-tiba tinggi untuk monolayer atom dalam ruang hampa, dengan nilai mengejutkan sederhana: menyerap πα ≈ 2,3% dari cahaya putih, di mana α adalah struktur-halus konstan [95] Ini adalah "konsekuensi dari. struktur elektronik rendah energi yang tidak biasa dari graphene monolayer yang menampilkan elektron dan lubang kerucut band bertemu satu sama lain pada titik Dirac ... [yang] secara kualitatif berbeda dari lebih umum band besar kuadrat ". [96] Berdasarkan Slonczewski-Weiss -McClure (SWMcC) Band model grafit, jarak interatomik, melompat nilai dan frekuensi membatalkan ketika konduktansi optik dihitung dengan menggunakan persamaan Fresnel dalam batas film tipis.

Hal ini telah dikonfirmasi secara eksperimental, tetapi pengukuran tidak cukup tepat untuk memperbaiki teknik lain untuk menentukan struktur-halus konstan.
Struktur pita GNR untuk zig-zag orientasi. Perhitungan Tightbinding menunjukkan bahwa zigzag orientasi selalu metalik.
Struktur pita GNR untuk orientasi lengan-kursi. Perhitungan Tightbinding menunjukkan bahwa orientasi kursi dapat semikonduktor atau logam tergantung pada lebar (kiralitas).

Graphene berbeda dari kebanyakan bahan tiga dimensi konvensional. Graphene intrinsik adalah semikonduktor semi-logam atau nol-gap. Memahami struktur elektronik dari graphene adalah titik awal untuk menemukan struktur band grafit. Disadari sedini tahun 1947 oleh Wallace PR  bahwa hubungan E-k adalah linear untuk energi rendah dekat enam sudut dari zona Brillouin heksagonal dua dimensi, yang mengarah ke nol massa efektif untuk elektron dan lubang. [80] Karena ini linear (atau "kerucut") relasi dispersi pada energi rendah, elektron dan lubang dekat ini enam poin, dua di antaranya adalah inequivalent, berperilaku seperti partikel relativistik dijelaskan oleh persamaan Dirac untuk spin-1/2 partikel. Oleh karena itu, elektron dan lubang disebut fermion Dirac juga disebut graphinos,  dan enam sudut dari zona Brillouin disebut titik-titik Dirac.  Persamaan menggambarkan hubungan E-k adalah E = \ hbar v_F \ sqrt {k_x ^ 2 + k_y ^ 2};. mana Fermi kecepatan VF ~ 106 m / s
Elektron transportasi

Hasil penelitian dari pengukuran transportasi menunjukkan bahwa graphene memiliki mobilitas elektron yang sangat tinggi pada suhu kamar, dengan nilai yang dilaporkan lebih dari 15.000 cm2 · V-1 · s-1 .Selain itu, simetri dari konduktansi diukur secara eksperimental menunjukkan. Bahwa mobilitas untuk lubang dan elektron harus hampir sama mobilitas adalah hampir independen suhu antara 10 K dan 100 K, yang berarti bahwa mekanisme hamburan dominan adalah hamburan cacat.. Hamburan oleh fonon akustik tempat graphene batas intrinsik pada suhu kamar mobilitas untuk 200.000 cm2 · V-1 · s-1 dengan kepadatan pembawa 1012 cm-2 yang sesuai resistivitas lembaran graphene akan. menjadi 10-6 Ω · cm. Ini adalah kurang dari resistivitas perak, terendah substansi resistivitas dikenal pada suhu kamar.

Kesenjangan pita graphene dapat disetel 0-0,25 eV (sekitar 5 mikrometer panjang gelombang) dengan menerapkan tegangan ke dual-gate bilayer graphene transistor efek medan (FET) pada suhu kamar. [98] Respon optik nanoribbons graphene memiliki juga telah terbukti merdu ke rezim Terahertz oleh medan magnet yang diterapkan [99] telah terbukti bahwa graphene / oksida pameran sistem perilaku elektrokromik graphene, memungkinkan tuning sifat optik baik linier dan ultrafast.

E.Sifat-sifat Menarik dari Graphene dan Potensi Penerapannya

Karakteristik yang pertama adalah keteraturan susunan struktur atom karbon yang
membentuk graphene hampir sempurna. Keteraturan atom-atom yang sangat tinggi ini, bahkan tanpa cacat, timbul sebagai akibat ikatan atom-atom karbon yang kuat. Dan di saat yang bersamaan ikatan ini juga sangat fleksibel yang memungkinkan jaringannya dapat meregang hingga 20% dari ukuran awalnya. Kisi-kisinya juga memungkinkan elektron untuk dapat menempuh jarak yang jauh dalam graphenee tanpa gangguan. Pada konduktor yang normal, elektron biasanya mengalami pantulan berkali-kali selama gerakannya. Pantulan ini melemahkan daya kerja konduktor. Hal ini tidak terjadi pada graphenee.

Ciri-ciri unik lainnya dari graphenee adalah elektron-elektronnya berperilaku sebagai partikel cahaya, foton-foton tanpa massa, yang dalam keadaan vakum dapat bergerak dengan kecepatan 300 juta meter per sekon. Hal yang sama terjadi pada electron dalam graphenee karena tdak memiliki massa dan bergerak dengan kecepatan yang konstan sebesar satu juta meter per sekon. Sifat ini membuka peluang bagi para ilmuwan untuk dapat mempelajari fenomena-fenomena tertentu secara mudah pada skala kecil tanpa menggunakan akselerator partikel yang besar.

Dengan sifatnya yang transparan (hampir 98%) sementara graphenee mampu menghantarkan arus listrik, maka material ini sangat berpeluang untuk diaplikasikan pada pembuatan lapisan sentuh yang transparan, panel listrik, dan bahkan sel surya. Bahan plastik malahan dapat dibuat bersifat menghantar hanya dengan mencampurkan 1 % graphene ke dalamnya. Dengan pencampuran graphene ini juga, resistansi panas plastik akan meningkat sampai 30^oC bersamaan dengan peningkatan kekuatan mekanisnya. Hal ini memberi peluang untuk menghasilkan material baru yang sangat kuat, tipis, elastis, dan tembus pandang.

Foto graphene dalam cahaya yang ditransmisikan. Kristal ini satu-atom-tebal bisa dilihat dengan mata telanjang karena menyerap sekitar 2,3% dari cahaya putih.

Energi elektron dengan wavenumber k di graphene, dihitung dalam Ketat Binding-pendekatan. The kosong (diduduki) menyatakan, berwarna biru-merah (kuning-hijau), saling menyentuh tanpa celah energi tepat di atas disebutkan enam k-vektor.

     Dari lapisasn garphine ini lah ditemukan teknologi teknologi canggih yang berbasis tuch screen(layar sentuh),yang pada abad ini semakin banyak yang menggunakan bahan ini.

KESIMPULAN

Jadi bahwasannya Teknologi-teknologi terkini tidak lepas dari yang namanya Material pendukung pada teknologi itu sendiri,Salah satu material yang sangat ber harga ialah Graphene dimana materi ini sangat banyak terdapat di alam bebas salah satunya ialah di negara kita tercinta ini .

            Graphene ini sendiri adalah bahan yang terdiri dari karbon murni, dengan atom diatur dalam pola heksagonal biasa. Graphene dapat digambarkan sebagai atom-satu lapisan tebal dari grafit mineral, (banyak lapisan graphene ditumpuk bersama-sama secara efektif membentuk serpihan kristal grafit). Di antara sifat superlatif lainnya dipublikasikan dengan baik, sangat ringan, dengan selembar 1 meter persegi dengan berat hanya 0,77 miligram

Makalah sistem instalasi Jaringan Rumah Sakit

“Materi-materi Yang Luar biasa”

Dosen :

 Mursid Sabdullah.S,T,M.T

DisusunOleh :

                    HERNO DARSONO

                         112 100 30

S1-TEKNIK ELEKTROMEDIK

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS RESPATI YOGYAKARTA

2013