Menemukan Jenis Baru Bahan Karbon Tipis Secara Atom

Struktur jaringan batubara baru. Bagian atas secara skematis menunjukkan ikatan atom karbon, membentuk bujur sangkar, segi enam dan oktagon. Bagian bawah adalah gambar jaringan, diperoleh dengan mikroskop resolusi tinggi. Kredit: Universitas Marburg, Universitas Aalto

Batubara ada dalam berbagai bentuk. Selain berlian dan grafit, ada bentuk-bentuk yang baru ditemukan dengan properti yang menakjubkan. Sebagai contoh graphene, dengan ketebalan hanya satu lapisan atom, adalah bahan terbaik yang diketahui, dan sifatnya yang tidak biasa menjadikannya kandidat yang sangat menarik untuk aplikasi seperti elektronik masa depan dan teknik teknologi tinggi. Dalam graphene, karbon apa pun atom itu terkait dengan tiga tetangga, membentuk segi enam yang diatur dalam jaringan di lebah. Studi teoritis telah menunjukkan bahwa atom karbon juga dapat diatur ke dalam pola kisi datar lainnya, meskipun mereka masih terikat pada tiga tetangga, tetapi sejauh ini belum ada kisi yang diprediksi ini yang telah dilakukan.

Para peneliti dari Universitas Marburg di Jerman dan Universitas Aalto di Finlandia kini telah menemukan kisi karbon baru, yang secara atom tipis seperti graphene, tetapi terdiri dari kotak, segi enam, dan oktagon yang membentuk kisi yang teratur. Mereka mengkonfirmasi struktur unik jaringan menggunakan mikroskop probe pemindaian resolusi tinggi dan yang menarik menemukan bahwa sifat elektroniknya sangat berbeda dari graphene.

Berbeda dengan graphene dan bentuk karbon lainnya, jaringan baru Biphenylene – sebagai bahan baru disebut – memiliki sifat logam. Susunan kisi yang sempit, dengan lebar hanya 21 atom, sudah berperilaku seperti logam, sedangkan graphene adalah semikonduktor pada ukuran ini. “Strip ini dapat digunakan sebagai kabel konduktif di perangkat elektronik berbasis karbon di masa depan.” kata Profesor Michael Gottfried, dari Universitas Marburg, yang memimpin tim yang mengembangkan gagasan itu. Penulis utama studi tersebut, Qitang Fan dari Marburg melanjutkan, “Jaringan karbon baru ini juga dapat berfungsi sebagai bahan anoda unggul dalam baterai lithium-ion, dengan kapasitas penyimpanan litium yang lebih besar dibandingkan dengan bahan berbasis graphene saat ini”.

Tim Universitas Aalto membantu membayangkan materi dan menguraikan propertinya. Tim Profesor Peter Liljeroth melakukan mikroskop resolusi tinggi yang menunjukkan struktur material, sementara peneliti yang dipimpin oleh Profesor Adam Foster menggunakan simulasi dan analisis komputer untuk memahami sifat listrik material yang menarik.

Bahan baru ini dibuat dengan merakit molekul yang mengandung karbon pada permukaan emas yang sangat halus. Molekul-molekul ini pertama-tama membentuk rantai, yang terdiri dari segi enam yang terhubung, dan reaksi selanjutnya menghubungkan rantai-rantai ini untuk membentuk kotak dan oktagon. Ciri penting dari rantai adalah sifatnya kiral, yang berarti bahwa rantai ada dalam dua jenis pencerminan, seperti tangan kiri dan kanan. Hanya rantai dengan jenis yang sama yang menempel pada permukaan emas, membentuk rakitan yang tertata rapi, sebelum disambungkan. Ini penting untuk pembentukan bahan karbon baru, karena reaksi antara dua jenis rantai yang berbeda hanya mengarah ke graphene. “Ide barunya adalah menggunakan prekursor molekuler yang dimodifikasi untuk menghasilkan bifenilena, bukan graphene,” jelas Linghao Yan, yang melakukan eksperimen mikroskop resolusi tinggi di Aalto University.

Untuk saat ini, tim sedang bekerja untuk memproduksi lembaran material yang lebih besar sehingga potensi aplikasinya dapat lebih dieksplorasi. Namun, “Kami yakin bahwa metode sintesis baru ini akan mengarah pada penemuan jaringan karbon baru lainnya.” kata Profesor Liljeroth.

Referensi: “Jaringan Biphenylene: A Non-Benzenoid Carbon Allotrope” oleh Qitang Fan, Linghao Yan, Matthias W. Tripp, Ondrej Krejcí, Stavrina Dimosthenous, Stefan R. Kachel, Mengyi Chen, Adam S. Foster, Ulrich Koert, Peter Liljeroth dan J. Michael Gottfried, pada 21 Mei 2021, Ilmu.
DOI: 10.1126 / science.abg4509

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.