Temuan Penelitian Baru Tentang Graphene

Material dua dimensi menjanjikan kemajuan revolusioner dalam bidang elektronik dan fotonik, namun banyak kandidat yang menjanjikan akan terdegradasi dalam hitungan detik setelah terpapar udara, sehingga tidak cocok untuk penelitian atau integrasi ke dalam teknologi praktis. Dihalida logam transisi adalah kelas material yang sangat menarik namun menantang; prediksi sifat-sifatnya sangat cocok untuk perangkat generasi mendatang, namun reaktivitasnya yang sangat tinggi di udara bahkan menghambat karakterisasi struktur fundamentalnya.

Para peneliti di National Graphene Institute di Universitas Manchester kini telah mencapai, untuk pertama kalinya, pencitraan resolusi atom diiodida logam transisi monolayer dengan membuat sampel TEM bersegel graphene yang mencegah bahan yang sangat reaktif ini terdegradasi saat bersentuhan dengan udara.

Penelitian ini, yang dipublikasikan di ACS Nano, menunjukkan bahwa kristal yang terbungkus sepenuhnya dalam graphene mempertahankan antarmuka yang bersih secara atom dan memperpanjang masa pakainya dari hitungan detik hingga bulan.

Kemampuan ini berasal dari perbaikan metode transfer stempel anorganik yang sebelumnya dikembangkan dan dilaporkan oleh tim di *Nature Electronics*, yang menjadi dasar untuk menghasilkan sampel yang stabil dan tersegel.

“Pada awalnya, penanganan bahan-bahan ini hampir mustahil karena bahan-bahan tersebut akan hancur total dalam beberapa detik setelah terpapar udara, sehingga metode persiapan tradisional tidak dapat digunakan lagi,” jelas Dr. Wendong Wang, yang terlibat dalam pengembangan teknologi transfer dan menyiapkan sampel yang relevan. "Metode kami melindungi sampel tanpa langkah pemindahan yang tidak perlu. Metode ini memungkinkan persiapan sampel yang dapat disimpan tidak hanya selama berjam-jam tetapi juga berbulan-bulan, dan dapat ditransfer secara internasional antar institusi yang berbeda, sehingga memecahkan hambatan besar dalam bidang penelitian material dua dimensi."

“Setelah kami dapat menyiapkan sampel yang stabil, kami dapat melakukan beberapa pengamatan menarik tentang bahan-bahan ini, termasuk mengidentifikasi variasi struktural lokal yang luas, dinamika cacat atom, dan evolusi struktur tepi pada sampel tertipis,” kata Dr. Gareth Teton, yang memimpin pencitraan dan analisis mikroskop elektron transmisi untuk pekerjaan ini.

Gambar oleh Universitas Manchester

"Struktur material dua dimensi berkaitan erat dengan sifat-sifatnya. Oleh karena itu, kemampuan mengamati secara langsung struktur kristal yang berbeda (dari lapisan tunggal hingga ketebalan curah) dan perilaku cacatnya diharapkan dapat memberikan informasi untuk penelitian lebih lanjut terhadap material tersebut, sehingga membuka potensi mereka di bidang teknologi."

"Hal yang paling menarik bagi saya adalah bahwa penelitian ini membuka bidang ilmiah yang sebelumnya tidak dapat diakses. Secara teori, kami mengetahui bahwa banyak bahan aktif dua dimensi memiliki kinerja luar biasa dalam bidang elektronik, optoelektronik, dan aplikasi kuantum, namun kami belum dapat memperoleh sampel yang stabil di laboratorium untuk memverifikasi prediksi ini," komentar Profesor Roman Gorbachev dari National Graphene Institute, yang memimpin penelitian tersebut.