Keajaiban Elektron Graphene yang Bergerak Seperti Cairan Madu

Kita telah mengetahui bahwa graphene merupakan salah satu bahan yang lebih kuat daripada diamond. Bahkan industri memanfaatkan kekuatan atom graphene hingga membuatnya diproduksi menjadi rompi anti peluru di Amerika. Ketebalan satu lapisan atom graphene saja, juga memiliki sifat penghantar listrik yang sangat baik. Sifat konduktivitas listriknya yang sangat baik ini dikembangkan dunia industri sebagai pengganti  silikon untuk efektivitas baterai dan berbagai alat elektronik lainnya.

Graphene memang selalu memberikan kejutan kepada para peneliti. Banyak para peneliti yang berlomba untuk mengungkapkan rahasia di balik begitu kuatnya ikatan atom graphene dan bagaimana cara memproduksi graphene dengan kemurnian yang tinggi. Cara untuk memecahkan segala rahasia tersebut adalah dengan melakukan pengamatan pada skala yang lebih kecil dari atom yaitu skala elektron.

Para peneliti asal University of Manchester telah berhasil mengamati elektron graphene. Mereka melakukan penelitian tersebut atas dasar rasa penasaran, apa yang membuat ikatan antar atom begitu kuat di dalam graphene. Mereka terkagum-kagum akan gerakan elektron yang bergerak lambat dan berputar seperti madu kental yang sedang diaduk. Namun elektron tersebut bergerak mundur seperti membentuk pusaran. Saat pusaran elektron graphene tersebut dihitung seberapa besar kekentalannya, ternyata mencapai 100 kali lipat dibandingkan dengan kekentalan madu di suhu ruangan.

graphene

Elektron di dalam graphene tersebut seperti objek yang tidak memiliki massa relativistik. Ada sebagian yang bermuatan positif dan sebagian bermuatan negatif dan diprediksi saling bertumbukan sebanyak sepuluh triliun kali setiap detiknya pada suhu ruangan. Pergerakan elektron tersebut juga sangat cepat hingga satu per tiga ratus dari kecepatan cahaya.

Aliran elektron graphene yang berputar terbalik ini kemudian dijelaskan oleh Professor Fisika Leonid Levitov dari MIT dan Professor Gregory Falkovich dari Israel’s Weizmann Institute of Science di dalan jurnal Nature Physics. Penjelasan tersebut dimulai dari konsep hambatan listrik. Pada dasarnya hambatan itu seperti friksi yang berfungsi untuk memperlambat objek yang bergulir di suatu permukaan. Jadi hambatan listrik berfungsi untuk memperlambat aliran elektron yang melalui bahan konduktif. Namun terkadang elektron-elektron tersebut bekerja sama untuk mengubah arah elektron, sehingga memproduksi aliran listrik terbalik.

Elektron-elektron tersebut mengalir secara rapi dan terkoordinasi seperti gerakan cairan kental, dimana di dalam tabung aliran tersebut sangat dipengaruhi oleh turbulensi dan vortisitas. Hal tersebut telah membuktikan aliran-aliran elektron ini memiliki sifat sangat mirip dengan cairan. Sebenarnya gagasan mengenai viskositas elektron sudah pernah ada beberapa dekade lalu. Namun teknologi saat itu belum memungkinkan untuk dilakukan pembuktian dengan cara melihat secara langsung, sehingga teori tersebut diabaikan.

Andre Geim seorang professor yang berasal dari University of Manchester yang tidak terlibat langsung dalam penemuan tersebut mengatakan bahwa teori yang dikemukakan oleh Levitov dan Falkovich sangat cemerlang untuk menjelaskan penemuan aliran elektron tersebut. Tentunya penemuan ini akan membuka lembaran baru dimana diterimanya teori lama viskositas elektron dan membantah teori elektron berperilaku seperti gas.

Credit: Phys.orgScientists Electrons Honey GrapheneMIT News, Gizmag

 

 

 

Post Author: Novia Fitriana

Science is my passion...

Leave a Reply