Nanoscience

Doping Boron Pada Graphene Nanoribbon

Graphene Nanoribbon dibawah mikroskop
credit: Universitas Basel

Peneliti dari Universitas Basel berhasil mensintesis boron-doped graphene nanoribbon dan mengkarakterisasi struktur, sifat elektronik, dan kimianya. Material termodifikasi ini mempunyai potensial untuk digunakan sebagai sensor nitrogen oksida yang merusak lingkungan, laopran peneliti pada keluaran terbaru jurnal Nature Communications.

Graphene merupakan salah satu material paling menjanjikan dalam penigkatan peralatan elektronik. Lembaran karbon dua dimensi ini menunjukkan mobilitas elektron yang tinggi dan karena itu mempunyai konduktifitas yang besar pula. Tidak seperti halnya semikonduktor, material ini tidak mempunyai apa yang disebut celah pita (band gap), sebuah jarak energi dalam zat padat dimana tidak bisa ditempati elektron. Oleh karena itu tidak ada situasi dimana graphene mati secara elektromagnetik. Namun, untuk membuat saklar elektronik yang efisien dari graphene, dibutuhkan material yang dapat diubah “hidup” dan “mati”.

Solusinya masalah ini berada pada pemotongan lembaran graphene menjadi bentuk seperti pita, yang dinamakan graphene nanoribbon (GNR). Dengan demikian graphene dapat diubah menjadi mempunyai celah pita yang nilainya bergantung pada lebarnya.

Sintesis paada permukaan emas

Untuk mengatur agar celah pita pada graphnee nanoribbon berprilaku seperti umumnya seikonduktor silikon, adalah dengan doping. Peneliti sengaja memberikan pengotor pada material murni untuk mengatur sifat elektroniknya. Disaat nitrogen doping telah dilakukan, boron-doping masih belum terjamah. Karena itu, sifat elektronik dan kimianya masih belum jelas hingga kini.

Prof. Dr. Ernst Meyer dan Dr. Shigeki Kawai dari Jurusan Fisika Universitas Basel yang diasisteni oleh para peneliti dari Universitas Jepang dan Finlandia, berhasil mensistesis boron-doped graphene nanoribbon dengan berbagai ukuran. Mereka menggunakan reaksi kimia pada permukaan dengan molekul prekursor yang baru saja disintesis pada permukaan emas yang bersih. Struktur kimianya langsung dipecahkan dengan atomic force microscopy terbaru pada temperatur rendah.

Menuju Sensor Nitrogen Oksida

Tempat atom boron terdoping terkonfirmasi secara jelas dan doping rasionya –jumlah atom boron terhadap jumlah atom dalam nanoribbon– berada pada 4.8 persen atom. Dengan menambahkan nitrogen monoksida, sifat kmia yang dikenal dengan keasaman Lewis juga dapat diketahui.

Tempat doping boron memiliki selektifitas tinggi terhadap nitrogen monoksida. Pengukuran ini mengindikasikan bahwa boron-dopen graphene nanoribbon dapat digunakan sebagai gas sesnsor dengan sensifitas sangat tinggi untuk nitrogen oksida yang saat ini menjadi salah satu gas perusak lingkungan.(scid)

Posted by Ahmad Aya Sanusi @ 2 September 2015

0 comments