REPUBLIKA.CO.ID, Oleh: Gunawan Witjaksono/Rektor Cyber University
JAKARTA -- Graphene telah menjadi subjek utama dalam banyak penelitian di bidang ilmu material dan rekayasa selama dekade terakhir, dengan karakteristik materialnya yang monumental. Salah satu aplikasi mengejutkan dari graphene ini yakni, penggunaannya dalam deteksi dan sumber cahaya, mempunyai sifat fisika dasar yang tidak memiliki celah energi (energy gap) dalam struktur pita energinya.
Kemampuan deteksi cahaya dari graphene secara alamiah terbatas karena satu lembaran material hanya menyerap sekitar 2,3 persen cahaya di seluruh spektrum yang terlihat. Kejernihan yang tinggi seperti ini justru yang diinginkan untuk beberapa aplikasi seperti konduktor transparan.
Sebagai alat deteksi cahaya, lapisan graphene memerlukan daya serap yang kuat, namun demikian, daya serap graphene yang independen terhadap frekuensi yang dikombinasikan dengan mobilitas pembawa yang sangat tinggi menarik minat para peneliti optik, yang menemukan bahwa menghubungkan graphene dengan bahan penyerap cahaya yang kuat dapat menghasilkan detektor cahaya praktis yang sangat baik dan mampu melampaui kemampuan bahan-bahan pesaing lainnya.
Selain digunakan untuk deteksi cahaya, graphene juga dapat digunakan sebagai sumber pemancar cahaya. Celah energi yang tertutup pada graphene murni, justru memberikan ruang untuk direkayasa menjadi sumber pemancar cahaya berbagai gelombang.
Celah energi yang dapat diatur sebagai insulator hingga menjadi semimetalon, dengan menggunakan beberapa lapisan graphene dapat dieksplorasi lebih lanjut dalam aplikasi perangkat fotonik berbasis broadband. Device yang memiliki sifat kombinasi ini dapat menjadi kunci untuk menciptakan perangkat fotonik baru, yang tidak dapat dicapai dari teknologi atau bahan yang sudah ada.
Oleh karena itu, pembentukan teknologi disrupsi sumber pemancar cahaya ini akan bisa terwujud apabila beberapa tantangan, mulai dari sifat material hingga pembuatan struktur divais dan sistemnya bisa diatasi.
Penemuan breakthrough menggunakan graphene sebagai sumber pemancar cahaya menawarkan fitur tambahan dalam hal pengaturan gelombang pemancaran cahaya secara kontinyu dalam rentang spektrum cahaya visible. Modulasi device bisa dilakukan dengan merubah tegangan pada diode gate yang menghasil perubahan gelombang pemancaran cahaya.
Selain itu, celah energi optik pada graphene sendiri pun dapat diatur, selain dengan modulasi tegangan, bisa juga dengan merubah konsentrasi doping. Di samping itu, penemuan baru menggunakan graphene untuk menghasilkan sumber pemancar cahaya ini, berfokus pada pembuatan dan pengembangkan graphene oksida tereduksi dengan menambahkan boron melalui sentesis menggunakan metode hydrothermal gelombang mikro untuk menghasilkan sumber pemancar cahaya.
Penelitian yang merupakan hasil kolaborasi dengan perguruan-perguruan tinggi ternama dari Malaysia dan Australia tersebut juga berhasil memecahkan beberapa masalah dasar sumber pemancar cahaya berbasis graphene, di antaranya durasi pemancaran cahaya dan stabilitas celah energi bahan aktif sumber cahaya yang sebelumnya belum terselesaikan oleh peneliti-peneliti terdahulu.
Ketidakstabilan celah energi pada lapisan bahan aktif penghasil cahaya berbasis graphene ini pun, menjadi perhatian utama para peneliti karena menyebabkan durasi pemancaran cahaya hanya sesaat dan rendahnya efisiensi divais sumber cahaya ini.
Oleh karena itu, karakteristik celah energi yang volatile pada lapisan aktif pemancar cahaya yang teroksidasi dan menyebabkan pemancaran cahaya tidak permanen, berhasil dipecahkan. Solusi yang dilakukan dalam memecahkan permasalahan tersebut, peneliti menambahkan doping pengganti kimia yang efektif, yaitu dengan atom boro pada graphene oksida yang telah tereduksi, sehingga dapat menghambat oksidasi lapisan aktif pemancar cahaya berbasis graphene.
Di samping itu semuda, penelitian sumber pemancaran cahaya berbasis graphene ini pun berhasil mengundang banyak peneliti baik dalam dan luar negeri untuk bekerja sama melakukan penelitian pada bidang ini. Pasalnya, Selain menciptakan inovasi di bidang Teknik Elektro dan Komputer, penelitian ini juga dapat memberikan kontribusi terhadap pengetahuan semikonduktor sumber pemancar cahaya, seperti LED dan Laser.
Ikuti Whatsapp Channel Republika