Language
Country/Area
No result found
Karbon Amorf Misterius: Mengapa Strukturnya Begitu Unik?
Dalam ilmu material dan kimia modern, karbon amorf, sebagai bentuk khusus karbon, telah menarik perhatian banyak peneliti. Jenis karbon ini unik karena tidak memiliki struktur kristal, yang menjadikannya material yang sangat fleksibel dan serbaguna. Karbon amorf sering disebut sebagai aC. Ketika dikombinasikan dengan hidrogen, ia disebut aC:H atau karbon amorf terhidrogenasi (HAC). Karbon amorf tetrahedral disebut ta-C, juga dikenal sebagai karbon bor. Dalam bidang ilmu material, studi karbon amorf telah mengungkap berbagai aplikasi potensial, mulai dari perangkat elektronik hingga biomedis. Sifat unik karbon amorf menjadikannya material yang layak untuk dieksplorasi secara mendalam.
Material karbon amorf dapat menstabilkan strukturnya dengan menggabungkan dengan hidrogen untuk menghilangkan ikatan π di sudut-sudutnya.
Dalam mineralogi, istilah karbon amorf digunakan untuk menggambarkan batu bara, karbon turunan karbida, dan bentuk karbon tidak murni lainnya. Zat-zat ini bukanlah grafit atau intan yang umum. Meskipun bahan-bahan ini tidak sepenuhnya amorf secara kristalografi, bahan-bahan ini sering kali merupakan bahan polikristalin dengan sifat-sifat grafit atau intan. Dalam aplikasi komersial, karbon amorf sering kali mengandung unsur-unsur lain yang dapat membentuk pengotor kristal yang signifikan, yang selanjutnya memperumit sifat-sifat karbon amorf.
Dengan perkembangan teknik pengendapan dan pertumbuhan lapisan tipis modern pada paruh kedua abad ke-20, seperti pengendapan uap kimia, pengendapan sputtering, dan pengendapan busur katoda, bahan karbon amorf yang sesungguhnya menjadi mungkin untuk diproduksi. Bahan-bahan ini memiliki elektron π terlokalisasi yang, dibandingkan dengan ikatan π aromatik dari grafit, membentuk ikatan pada panjang yang tidak konsisten dengan alotrop karbon lainnya. Karbon amorf juga mengandung ikatan yang menggantung dalam jumlah yang relatif tinggi, yang dapat menyebabkan penyimpangan lebih dari 5% dalam jarak antar atom, dan perubahan signifikan dalam sudut ikatan juga dapat diamati.
Sifat-sifat lapisan karbon amorf bervariasi tergantung pada parameter yang digunakan selama pengendapan.
Metode analisis utama untuk karakterisasi karbon amorf adalah mengukur rasio ikatan campuran sp2 dan sp3 dalam material. Grafit seluruhnya terdiri dari ikatan campuran sp2, sedangkan intan seluruhnya terdiri dari ikatan campuran sp3. Ketika proporsi ikatan campuran sp3 dalam material tinggi, jenis karbon amorf ini juga disebut karbon amorf tetrahedral atau karbon seperti intan. Hal ini karena bentuk empat sisi yang dibentuk oleh ikatan campuran sp3 memberikan jenis material ini banyak sifat fisik yang mirip dengan intan. Secara eksperimental, rasio sp2 terhadap sp3 dapat ditentukan dengan membandingkan intensitas relatif dari berbagai puncak spektral, termasuk EELS, XPS, dan spektroskopi Raman.
InterMenariknya, meskipun dapat dikatakan bahwa bahan karbon amorf memiliki perubahan sifat satu dimensi antara grafit dan berlian, berdasarkan rasio sp2 terhadap sp3, hal ini sebenarnya tidak berlaku. Penelitian terkini memberikan wawasan tentang sifat dan potensi aplikasi bahan karbon amorf. Tidak dapat diabaikan bahwa entitas karbon terhidrogenasi dalam kehidupan sehari-hari (misalnya, asap, jelaga cerobong asap, batu bara tambang seperti bitumen dan antrasit) mengandung sejumlah besar tar PAH dan karenanya hampir semuanya bersifat karsinogenik.
Selain itu, penelitian dalam beberapa tahun terakhir telah memperkenalkan bahan karbon amorf baru yang disebut Q-karbon. Q-karbon, kependekan dari karbon anil, diklaim bersifat feromagnetik, konduktif, bahkan lebih keras daripada berlian, dan mampu menunjukkan superkonduktivitas suhu tinggi. Pada tahun 2015, seorang profesor bernama Jagdish Narayan dan tim penelitinya pertama kali mengumumkan penemuan Q-karbon. Mereka menerbitkan banyak makalah tentang sintesis dan karakterisasi karbon-Q, tetapi beberapa tahun kemudian, sifat-sifat zat ini belum diverifikasi oleh eksperimen independen.
Menurut para peneliti, karbon-Q menunjukkan struktur amorf acak dengan ikatan sp2 dan sp3 yang saling bertautan.
Tim tersebut menggunakan pulsa laser nanodetik untuk melelehkan karbon dan kemudian mendinginkannya dengan cepat untuk membentuk karbon-Q atau campuran karbon-Q dan berlian. Bahan tersebut dapat berbentuk beragam, dari struktur jarum nano hingga lapisan berlian besar. Mereka juga melaporkan pembuatan bahan seperti berlian nano nitrogen-lowongan dan boron nitrida Q, dan menciptakan teknik untuk mengubah karbon menjadi berlian pada suhu dan tekanan sekitar. Meskipun pada tahun 2018, sekelompok peneliti di University of Texas di Austin menggunakan simulasi untuk mengusulkan penjelasan teoritis mengenai superkonduktivitas suhu tinggi, feromagnetisme, dan kekerasan karbon Q, hasil ini belum dikonfirmasi oleh pihak lain.
Bagaimanapun, penelitian tentang karbon amorf terus mendalam, dan bentuk khusus bahan karbon ini memiliki potensi besar. Bagaimana perkembangan di masa depan akan memengaruhi kehidupan dan teknologi kita? Mungkin hanya waktu yang dapat memberi kita jawabannya.
