• LATEST
    • A PHP Error was encountered

      Severity: Notice

      Message: Undefined variable: latest

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48

      A PHP Error was encountered

      Severity: Warning

      Message: Invalid argument supplied for foreach()

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48


Ragam-Struktur Baru 2D Untuk Nano-Elektronik

Kini terbuka peluang lahir generasi baru nano-elektronik canggih. Hasil riset Profesor Mark C. Hersam, ahli sains material dan rekayasa pada Northwestern Engineering, Nortwestern University, Amerika Serikat, dan Xiaolong Liu, PhD, mahasiswa S3 (PhD) fisika pada Northwestern Engineering, Nortwestern University, menciptakan ragam-struktur (heterostructures) baru dua dimensi (2D) dari bahan graphene dan borophene. Hasil riset ini menjadi tahap penting penciptaan sirkuit-sirkuit terpadu dari bahan-bahan nano (nanomaterials) ini atau nano-elektronik generasi baru. Hasil riset dan penemuan ini dirilis oleh jurnal Science Advances edisi 11 Oktober 2019 (Xiaolong Liu, Mark C. Hersam, “Borophene-graphene heterostructures”, Science Advances, 2019).

“If you were to crack open an integrated circuit inside a smartphone, you'd see many different materials integrated together. However, we've reached the limits of many of those traditional materials. By integrating nanomaterials like borophene and graphene together, we are opening up new possibilities in nanoelectronics,” ungkap Profesor Mark C. Hersam, Walter P. Murphy Professor of Materials Science and Engineering, yang memimpin proyek riset ilmiah ini. (Northwestern University, 11/10/2019).

Sirkuit terpadu terbuat dari banyak bahan dengan ragam-fungsi seperti menghantar listrik dan menjaga komponen terisolasi dari aliran listrik. Karena kemajuan bahan dan manufakturnya, transistor di dalam sirkuit menjadi semakin kecil. Sedangkan bahan ultrathin atau super-tipis  2D seperti graphene dapat mengatasi masalah ini. Namun, memadukan dua bahan 2D, tidak mudah karena tebalnya hanya satu atom. Sehingga jika atom kedua bahan tidak sejajar dengan sempurna, integrasi tidak mungkin berhasil. Sebagian besar bahan 2D tidak cocok pada skala atom; ini pula tantangan pembuatan sirkuit terpadu 2D. (Science Daily, 11/10/2019).

Proyek riset Profesor Hersam dan koleganya didanai oleh Office for Naval Research dan National Science Foundation di Amerika Serikat. Selama ini, integrasi bahan dua dimensi (2D) yang berbeda, dibutuhkan untuk pembuatan aplikasi nano-elektronik yang tipis, lentur dan tansparan. Metode jahitan lateral kovanel membutuhkan sintesis ‘bottom-up’ guna menghasilkan ragam-struktur lateral 2D. Karena polimorfisme dan geometri ikatan beragam, borofena merupakan kandidat bahan heterostruktur 2D. (Xiaolong Liu, et al., 2019).

Riset uji-coba dari Profesor Harsem dan koleganya berhasil memadukan lateral dan vertikal borophena dengan graphene. Pengukuran-pengukuran spektroskopi secara topografi dan spasial menunjukkan antar muka lateral atom secara hampir tajam (sharp), meskipun kisi kristalografi tidak sempurna dan pencocokan simetri. Selain itu, interkalasi boron di bawah hasil graphene dalam heterostruktur vertikal rotasional, sepadan. Konfigurasi ikatan boron menunjukkan bahwa borophena dapat diintegrasikan ke dalam beragam heterostruktur 2D. (Xiaolong Liu, et al., 2019).

Borophene merupakan versi 2D boron hasil sintesa dari karya Profesor Hersam dan rekannya tahun 2015. Jenis bahan ini bersifat polimorfik yakni dapat menghasilkan banyak ragam struktur berbeda dan beradaptasi dengan lingkungannya. Karena itu, borophene dapat digabungkan dengan bahan 2D lainnya, termasuk graphene. Untuk memadukan dua bahan 2D ini menjadi suatu ragam-struktur tunggal, lab Profesor Hersam merekayasa graphene dan borophene pada substrat yang sama. (Science Daily, 11/10/2019).

Mula-mula kedua peneliti itu merekayasa graphene, karena itu tumbuh pada suhu yang lebih tinggi; berikutnya, kedua peneliti mengendapkan boron pada substrat yang sama dan membiarkannya tumbuh di daerah tanpa graphene. Proses ini menghasilkan antar muka lateral yang mengakomodasi borophene; kedua bahan 2D itu dijahit bersama-sama pada skala atom. Kemudian lab Profesor Hersam mencirikan ragam-struktur 2D (2D heterostructures) itu dengan menggunakan mikroskop (scanning tunneling microscope). Hasilnya, transisi elektronik di seluruh antar muka yang luar biasa dan mendadak; sehingga kedua bahan ini ideal untuk pembuatan perangkat elektronik lebih kecil—khususnya sirkuit dan cepis elektronik baru.

“These results suggest that we can create ultrahigh density devices down the road. In the last 20 years, new materials have enabled miniaturization and correspondingly improved performance in transistor technology. Two-dimensional materials have the potential to make the next leap,” papar Profesor Hersam. (Northwestern University, 11/10/2019).

 

oleh: Servas Pandur