Ilmuwan Menemukan Cara Menghancurkan Bahan Terkuat di Dunia: Graphene

Kamis, 2 Desember 2010 - "Dengan semakin adanya teknologi nano di mana-mana, memahami sifat perilaku mekanis dalam sistem dimensi rendah seperti graphene adalah sangat penting."

Pada tahun 2008, eksperimen di The Fu Foundation School of Engineering and Applied Science, Universitas Columbia, telah menciptakan lembaran graphene murni, suatu lapisan grafit yang
hanya setebal satu atom, sebagai bahan terkuat yang pernah dikenal manusia. Hal ini menimbulkan pertanyaan bagi Chris Marianetti, Asisten Profesor di Columbia Engineering’s Department of Applied Physics and Applied Mathematics: bagaimana cara menghancurkan graphene?
Dengan menggunakan teori kuantum dan superkomputer, Marianetti mengungkapkan mekanisme kegagalan mekanis graphene murni di bawah tegangan-tarik. Dalam tulisan baru-baru ini, yang diterima untuk publikasi dalam jurnal Physical Review Letters, Marianetti menunjukkan bahwa, apabila graphene dikenakan tegangan yang sama dalam segala arah, ia akan meluruh menjadi struktur baru yang tidak stabil secara mekanis.
Marianetti mengatakan kegagalan mekanisme ini adalah ketidakstabilan sebuah fonon modus-lunak yang baru. Fonon adalah gaya getaran kolektif atom-atom dalam kristal, mirip dengan gelombang dalam cairan. Fakta sebuah fonon menjadi “lunak” di bawah modus tegangan ini mengindikasikan bahwa sistem ini bisa menurunkan energinya dengan mendistorsi atom di sepanjang modus getaran dan mengubahnya ke pengaturan kristal baru. Di bawah tegangan yang cukup, graphene mengembangkan modus-lunak tertentu yang menyebabkan susunan sarang lebah atom karbon terdorong ke arah cincin heksagonal terisolasi. Kristal baru ini secara struktural lemah, mengakibatkan kegagalan mekanis lembar graphene.
“Ini menarik pada berbagai tingkatan,” catat Marianetti. “Modus-lembut ini pertama kali diakui pada tahun 1960 dalam konteks transisi fasa feroelektrik, namun mereka tidak pernah secara langsung berhubungan dengan fraktur. Biasanya, kecacatan dalam suatu material yang menyebabkan kegagalan selalu terjadi sebelum waktunya, namun sifat asli dari graphene memungkinkan seseorang untuk menguji prediksi kami. Kami sudah mengatur beberapa eksperimen baru yang menarik untuk secara langsung mengamati prediksi teoritis kami terhadap  modus-lembut.”
Marianetti menambahkan bahwa ini adalah pertama kalinya fonon optik lembut dikaitkan dengan kegagalan mekanis, dan dengan demikian, kegagalan mekanisme baru ini tidak eksklusif pada graphene namun mungkin lazim pada material lain yang sangat tipis. “Dengan semakin adanya teknologi nano di mana-mana, memahami sifat perilaku mekanis dalam sistem dimensi rendah seperti graphene adalah sangat penting. Kita berpikir tegangan dapat menjadi sarana bagi perancangan sifat graphene, dan dengan demikian, pemahaman batas-batasnya adalah penting.”
Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation. Penelitian Marianetti terpusat pada penggunaan klasik dan mekanika kuantum untuk model perilaku material pada skala atom. Secara khusus, ia berfokus dalam penerapan teknik ini terhadap material yang berpotensi untuk penyimpanan energi dan konversi. Aplikasi dalam program penelitiannya baru-baru ini meliputi bahan-bahan nuklir seperti plutonium hingga bahan baterai isi ulang seperti oksida kobalt.
Marianetti menerima gelar BS dan MS sederajat dari Universitas Ohio State dan gelar PhD dalam ilmu material dan teknik dari MIT. Sebelum bergabung dengan fakultas Tehnik di Columbia, dia melakukan penelitian pasca-doktor pada Jurusan Fisika di Universitas Rutgers dan di Divisi Bahan Kimia Lawrence Livermore National Laboratory.

Sumber :
http://www.faktailmiah.com/2010/12/02/ilmuwan-menemukan-cara-menghancurkan-bahan-terkuat-di-dunia-graphene.html
Engineers Discover Graphene’s Weakness

By Randy Lá Patriá Loupatty with No comments