Para peneliti Stanford telah menciptakan gel konduktor listrik yang cepat dan mudah dibuat, dapat dipolakan ke permukaan dengan sebuah printer inkjet dan menunjukkan kinerja listrik tak terduga.
Bahan ini, diciptakan oleh asisten profesor teknik kimia Stanford Zhenan Bao, asisten profesor ilmu dan teknik bahan Yi Cui, dan anggota lab mereka, adalah sejenis hidrogel konduktor – sebuah jelly yang terasa dan berperilaku seperti jaringan biologis, namun menghantarkan listrik seperti logam atau semikonduktor.
Kombinasi sifat ini memberikan janji besar bagi sensor biologi dan alat penyimpan energi masa depan, namun sulit dibuat hingga saat ini.
Penelitian ini hadir di jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.
Mencetak Jell-O
Bao dan Cui membuat gel ini dengan mengikat rantai panjang senyawa organik anilin bersama dengan asam fitik, yang ditemukan secara alami dalam jaringan tanaman. Asam ini mampu menangkap enam rantai polimer sekaligus, membuat jaringan saling silang yang luas.
“Sudah ada polimer konduktor yang tersedia secara komersil,” kata Bao, “namun semuanya berbentuk film seragam tanpa struktur nano.”
Sementara itu, saling silang gel ini membuat struktur kompleks mirip spons. Hidrogel ditandai dengan pori-pori kecil yang sangat banyak yang memperluas permukaan gel, meningkatkan jumlah muatan yang dapat ia simpan, kemampuannya mengindera zat kimia, dan mempercepat respon listriknya.
Walaupun begitu, gel ini dapat dimanipulasi dengan mudah. Karena bahan ini tidak mengeras hingga langkah terakhir sintesisnya, ia dapat dicetak atau disimbur sebagai cairan dan diubah menjadi gel setelah ia menempel – artinya pabrik dapat membuat elektroda berpola menarik dengan harga murah.
“Anda tidak dapat mencetak Jell-O,” kata Cui. “Namun dengan teknik ini, kami dapat mencetaknya dan membuatnya menjadi Jell-O nanti.”
Elektroda lembut
Struktur tidak biasa dari bahan ini juga memberhkan gel yang disebut Cui sebagai
“sifat elektronika luar biasa.”
Sebagian besar hidrogel terikat oleh sejumlah besar molekul pengisolasi, mengurangi kemampuan keseluruhan bahan untuk melewatkan arus listrik. Namun asam fitik adalah “dopan molekul-kecil” – berarti kalau ketika ia berikatan dengan rantai polimer, ia juga memberikan muatan pada mereka. Efek ini membuat hidrogel ini sangat konduktif.
Konduktansi gel ini adalah “diantara yang terbaik yang bisa anda dapatkan lewat proses semacam ini,” kata Cui. Kapasitasnya untuk menyimpan muatan sangat tinggi, dan responnya pada muatan yang diberikan luar biasa cepat.
Kesamaan zat ini pada jaringan biologis, luas permukaannya yang besar dan kemampuan listriknya membuatnya sesuai untuk memungkinkan sistem biologi berkomunikasi dengan perangkat keras teknologi.
Para peneliti membayangkan ia digunakan dalam segalanya dari pelacak medis dan sensor biologis di lab hingga sel bahan bakar dan kapasitor kepadatan energi tinggi.
“Dan semua yang ia buat adalah bahan-bahan yang tersedia secara komersil yang dilemparkan dalam sebuah larutan air,” kata Bao.
Pengarang perdana makalah ini adalah Guihua Yu, pasca doktoral dalam teknik kimia di Stanford, dan Lijia Pan, sarjana tamu teknik kimia dari Universitas Nanjing, China.
Institut Energi Precourt Stanford mendanai penelitian ini.
Sumber berita:
Stanford University.
Referensi jurnal:
L. Pan, G. Yu, D. Zhai, H. R. Lee, W. Zhao, N. Liu, H. Wang, B. C.- K. Tee, Y. Shi, Y. Cui, Z. Bao. Hierarchical nanostructured conducting polymer hydrogel with high electrochemical activity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2012; 109 (24): 9287 DOI: 10.1073/pnas.1202636109
ARTIKEL TERKAIT:
Artikel 
0 komentar:
Post a Comment
Silahkan Tinggalkan Komentarnya