Baterai Graphene

Graphene adalah material eksotis berikutnya yang ditemukan ilmuwan yang memiliki karakteristik sangat menarik. Ketebalannya hanya 1 atom dan, seperti berlian, hanya tersusun dari unsur karbon (C) namun membentuk pola segi enam dalam 2 dimensi.

Pada awalnya, seorang Profesor di Universitas Manchester Inggris bernama Prof. Andre Geim, seorang keturunan 1/16 Yahudi - 15/16 German yang lahir di Rusia, berpikir untuk memecahkan masalah ketidakstabilan Graphene di alam bebas agar bisa dimanfaatkan untuk ilmu pengetahuan. Waktu itu tahun 2002.

Kemudian bergabung bersamanya seorang mahasiswa Phd yang juga keturunan Rusia yang telah lama menjadi warga negara Inggris bernama Kostya Novoselov untuk melakukan riset intensif. Seorang ilmuwan kelahiran 1974 dan masuk dalam daftar 35 orang dibawah 35 tahun yang inovatif terbitan MIT pada tahun 2008.

Pada tahap awal riset, mereka berdua menempuh pendekatan untuk memoles bongkahan graphite (bahan yang sehari-hari kita temukan pada ujung pensil biasa) menjadi irisan setipis mungkin. Lalu hasil irisan tersebut dipoles lagi, pada arah yang tepat, sampai dihasilkan lapisan setebal 1 nanometer. Riset yang panjang dan melelahkan, namun kualitas graphene yang diperoleh tidak mencapai target yang diinginkan. Irisan tersebut tidak stabil dan lapisan graphene setebal 1 atom ditemukan dalam populasi yang sangat sedikit.

Akhirnya sebuah informasi aneh didapatkan dari seorang kolega senior Novoselov bernama Oleg Shklyarevskii yang awalnya ditemukan secara tidak sengaja. Oleg Shklyarevskii mengatakan bahwa sebuah isolasi biasa yang ditempelkan pada permukaan graphite kemudian dikelupas dan dibersihkan mampu menghasilkan lapisan graphene yang lebih tipis dari 1 nanometer.

Terdorong oleh gagasan tersebut, pendekatan baru ditempuh: dari memoles, dibalik menjadi mengupas graphite. Dan pada tahun 2003, akhirnya Novoselov berhasil memperoleh lapisan graphene setebal 1 atom carbon yakni 1/10 nanometer dan temuan ini dipublikasikan pada tahun 2004.

 Perlombaan untuk memanfaatkan potensi graphene, sebuah variasi molekul karbon yang lebih keras daripada berlian, namun sangat fleksibel, dan merupakan konduktor terbaik di dunia listrik sedang dimulai.

Mereka berdua akhirnya dianugerahi hadiah nobel pada tahun 2010. Bahkan memperoleh gelar Sir dari ratu Inggris. Saat ini Novoselov telah menjadi seorang Profesor dan memimpin Institut Graphene, sebuah institusi  yang digerojok dana 500 Milyar untuk mendalami pemanfaatan graphene, bentukan pemerintah Inggris.

Ketika lembar graphene tersebut diuji semua karakteristik fisika dan kimianya ditemukan:

1. Graphene lebih kuat dari pada berlian. Ketika direndam di dalam cairan yang bisa menghancurkan berlian, graphene tetap bertahan.

2. Elektron mengalir dengan sangat baik, bahkan lebih baik daripada kabel biasa. Kecepatan aliran listrik di dalam graphene hampir secepat cahaya yang mengalir dalam serat fiberoptik.

3. Graphene sangat tipis, hanya berukuran 1 atom namun rantainya lebih kuat dari material lain yang berukuran jauh lebih tebal.

4. Graphene berbentuk lembaran seperti layaknya lembaran karet.

Meskipun teori awal Graphene telah dimulai sejak tahun 1947, namun cara untuk mengekstraknya baru ditemukan pada tahun 2003 tersebut: Pensil dan Selotip.

Jadi penemuan Graphene ini masih baru sekali.  Peluang untuk pemanfaatannya pun masih terbuka lebar. Posisi graphene dalam hidup sehari-hari bisa dibilang setara dengan plastik: murah karena supplai yang melimpah dan mudah didapat, namun pemanfaatannya luas sekali.

Berikut ini aplikasi pemanfaatan graphene:

a. Layar sentuh yang tidak bisa robek untuk ponsel yang bisa ditekuk seperti tali jam di pergelangan tangan anda,

b. sebuah revolusi dalam diagnosa medis, pemberian obat dan perangkat bionik,

c. lapisan pelindung untuk segala sesuatu mulai dari kemasan makanan maupun untuk turbin angin,

d. sebuah penyaring air segar  melalui membran desalinasi yang bahkan mampu menyaring  limbah radioaktif,

e. chip komputer yang secara dramatis lebih cepat dan tentu saja broadband,

f. panel surya yang bisa dicat atau cukup disemprotkan ke permukaan apapun, dan

g. penemuan terakhir mengenai baterai revolusioner dengan kapasitas jauh lebih tinggi daripada yang kita gunakan saat ini namun dengan waktu charge yang sangat singkat

- ini hanya beberapa dari revolusi graphene yang sedang dimulai oleh para peneliti di seluruh dunia.

Graphene telah menarik banyak investasi jutaan dollar untuk pengembangannya. Tak terkecuali bidang baterai. Baterai Graphene sebenarnya adalah sebuah kapasitor, atau lebih tepatnya ultra kapasitor. Jadi tidak terjadi reaksi kimia apapun selama pengoperasiannya. Electron hanya dimampatkan saja di dalamnya. Dan karena terbuat dari bahan yang sama dengan pensil, maka tidak berbahaya bagi lingkungan.

Lalu waktu pengisiannya yang cepat telah menarik perhatian dunia. Untuk ukuran fisik sebesar baterai hape masa kini, baterai Graphene cukup dicharge pada voltase 4-5 volt selama 80 detik untuk penuh. 1 menit lebih 20 detik sudah penuh! Luar biasa bukan ? Namun nampaknya, masih membutuhkan waktu 5-10 tahun lagi untuk melihat baterai graphene ini tersedia di pasar, karena kapasitas penyimpanannya yang dicapai masih 20% untuk saat ini.

Analisis :

Kembali kita bahas tentang baterai. Kali ini baterai dapat lebih kuat bertahan dan untuk pengisian ulang pun hanya dalam beberapa menit saja. Dengan demikian kita tidak akan panik lagi kekita baterai kita hamper habis karena hanya memerlukan pengisian ulang yang sebentar. Hal ini memungkinkan kita semua dapat lebih efisien dalam melakukan aktifitas.