Jakarta, Dexpert.co.id – Terlepas dari kemewahannya, berlian banyak dicari karena sifatnya yang kuat dan berguna sebagai bahan yang paling keras di Bumi.
Daya tahan mineral yang berkilau ini berkisar antara 70 dan 150 gigapascal (GPa), menjadikannya komponen yang tepat untuk mata bor alat berat, peralatan dokter gigi, dan penutup pelindung pesawat ruang angkasa.
Sayangnya, penambangan dan pembuatan berlian memiliki kelemahan, sehingga para ahli material telah lama berupaya untuk mensintesis bahan saingan yang dikenal sebagai karbon nitrida.
Setelah lebih dari tiga dekade melakukan percobaan dan kesalahan, peneliti akhirnya menemukan pengganti berlian.
Hasil penemuan tersebut merupakan penlitian kolaborasi antara Universitas Edinburgh bersama Universitas Bayreuth di Jerman dan Universitas Linköping di Swedia.
Sebagaimana diperinci dalam studi baru yang diterbitkan di Advanced Materials, sebuah tim yang dipimpin oleh para ahli di Pusat Sains Universitas Edinburgh berhasil menciptakan karbon nitrida. Sebuah benda yang luput dari perhatian para peneliti sejak tahun 1989.
Seperti yang dijelaskan oleh New Scientist, para ahli mengukur antara 78 dan 86 GPa, sampel dengan lebar 5 mikrometer dan kedalaman 3 mikrometer lebih keras dibandingkan bahan terkeras kedua di dunia, boron nitrade kubik, yang biasanya memiliki skor antara 50 dan 55 GPa.
Meskipun kreasi karbon nitrida mengkonfirmasi sebagian dari teori awal para peneliti material, yaitu bahwa mereka dapat disintesis, sampel tersebut tidak menggantikan berlian sebagai zat paling keras. Oleh karena itu, para ahli kini percaya bahwa berlian selamanya akan menjadi material yang paling keras.
Untuk mewujudkan hal tersebut, para peneliti pertama-tama menempatkan prekursor karbon dan nitrogen pada karbon nitrida sekitar 700.000 kali lipat tekanan atmosfer bumi. Pada saat yang sama, laser memanaskan prekursor hingga sekitar 2.732 derajat Fahrenheit.
Ciptaan karbon nitrida yang dihasilkan kemudian dinilai menggunakan sinar X-ray yang sangat kuat di tiga akselerator partikel terpisah di seluruh Eropa. Dengan melakukan hal tersebut, tim menentukan tiga sampel sintesis mereka mengandung bahan dasar yang diperlukan untuk mendapatkan kekerasan yang ekstra.
Tidak hanya itu, material baru ini tetap mempertahankan kekerasannya setelah mengalami pendinginan dan kembali ke tekanan atmosfer normal.
“Kami tidak percaya telah menghasilkan material yang diimpikan para peneliti selama tiga dekade terakhir,” kata Dominique Laniel, Future Leaders Fellow di Institut Fisika Benda Terkondensasi dan Sistem Kompleks Universitas Edinburgh, dikutip dari Popsci, Kamis (28/12/2023).
“Bahan-bahan ini memberikan insentif yang kuat untuk menjembatani kesenjangan antara sintesis bahan bertekanan tinggi dan aplikasi industri,” imbuhnya.
Setelah melakukan perhitungan dan percobaan tambahan, para peneliti percaya bahwa karbon nitrida sintetis juga memiliki fotoluminesensi dengan kepadatan energi yang tinggi. Artinya dengan jumlah yang sangat kecil dapat menyimpan energi yang relatif besar.
Tapi, biaya menjadi faktor utama yang menghambat upaya produksi karbon nitrida yang lebih besar. Untuk membuat sampel yang lebih besar, para peneliti memerlukan berlian yang lebih besar lagi untuk menerapkan tekanan yang diperlukan, seperti alat laboratorium yang mahal.
Meskipun demikian, berlian tidak dapat menghasilkan sinyal listrik di bawah tekanan, dan tentunya tidak dikenal karena sifat ledakannya.
Sementara karbon nitrida sintetik suatu hari nanti mungkin saja akan menjadi bahan rekayasa terbaik untuk menyaingi berlian dalam banyak aplikasi. Namun hanya jika kelayakan secara ekonomi dan industri terjamin, sebab hasil penelitian ini akan membutuhkan lebih banyak upaya.
Artikel Selanjutnya
Ahli Temukan Lokasi Neraka, Miliaran Kali Panas Matahari
(dem)
