Ilmuwan Menciptakan Materi yang Dapat Memindahkan dan Memblokir Panas

Nationalgeographic.co.id—Para ilmuwan di University of Chicago telah menemukan cara baru untuk menyalurkan panas pada tingkat mikroskopis. Temuan ini penting dalam bidang teknik, menjadi solusi dalam mengelola panas pada elektronik dan dapat meningkatkan kemampuannya. Temuan tersebut telah dipublikasikan di jurnal bergengsi Nature baru-baru ini.

Dalam bidang teknik, memindahkan panas ke tempat yang diinginkan adalah tantangan besar. Seperti misalnya menambahkannya ke perangkat elektronik tertentu hingga mengeluarkannya dari mesin mobil dan kulkas yang mengalami panas berlebih.

Seperti kita ketahui, semua aktivitas menghasilkan panas, karena energi keluar dari semua yang kita lakukan. Tetapi terlalu banyak panas, dapat membaut baterai dan komponen elektronik lainnya menjadi cepat rusak. Jika Anda tidak dapat menghilangkan panas tersebut, hal itu justru menjadi masalah.

Pada penelitian ini, para peneliti menumpuk lapisan ultra-tipis lembaran kristal di atas satu sama lain, tetapi memutar sedikit setiap lapisan, menciptakan bahan dengan atom yang selaras dalam satu arah tetapi tidak di yang lain.

Penulis pertama studi tersebut, Shi En Kim mengatakan kepada UChicago News bahwa di dalam setiap lapisan kristal, kita masih memiliki kisi atom yang teratur, tetapi jika Anda pindah ke lapisan tetangga, Anda tidak tahu di mana atom berikutnya akan relatif terhadap lapisan sebelumnya. Atom benar-benar berantakan di sepanjang arah ini

"Bayangkan kubus Rubik yang setengah jadi, dengan semua lapisan diputar ke arah acak," kata Kim yang juga seorang mahasiswa pascasarjana di Pritzker School of Molecular Engineering.

Baca Juga: Tiga Gen yang Digdaya Mencegah Kegemukan, Kabar Sains Terbaru

 

Hasilnya adalah bahan yang sangat baik dalam menahan panas dan memindahkannya, meskipun dalam arah yang berbeda. Kemampuan tersebut tidak biasa pada skala mikro, dan dapat memiliki aplikasi yang sangat berguna dalam elektronik dan teknologi lainnya.

"Kombinasi konduktivitas panas yang sangat baik dalam satu arah dan isolasi yang sangat baik di arah lain tidak ada sama sekali di alam," kata penulis utama studi Jiwoong Park, profesor kimia dan teknik molekuler di University of Chicago.

"Kami berharap ini bisa membuka arah yang sama sekali baru untuk membuat materi baru."

Para ilmuwan terus-menerus mencari bahan dengan sifat yang tidak biasa, karena mereka dapat membuka kemampuan yang sama sekali baru untuk perangkat seperti elektronik, sensor, teknologi medis, atau sel surya. Misalnya, mesin MRI dimungkinkan oleh penemuan bahan aneh yang dapat menghantarkan listrik dengan sempurna.

Kelompok Park telah menyelidiki cara untuk membuat lapisan bahan yang sangat tipis, yang tebalnya hanya beberapa atom. Biasanya, bahan yang digunakan untuk perangkat terdiri dari kisi atom berulang yang sangat teratur, yang membuatnya sangat mudah bagi listrik (dan panas) untuk bergerak melalui bahan. Tetapi para ilmuwan bertanya-tanya apa yang akan terjadi jika mereka memutar setiap lapisan berturut-turut sedikit saat mereka menumpuknya.

Mereka mengukur hasilnya dan menemukan bahwa dinding mikroskopis yang terbuat dari bahan ini sangat baik dalam mencegah panas berpindah antar kompartemen. "Konduktivitas termal sangat rendah, serendah udara, yang masih merupakan salah satu isolator terbaik yang kita tahu," kata Park.

Menurutnya, itu merupakan hal yang mengejutkan, karena sangat tidak biasa untuk menemukan sifat itu dalam bahan padat padat, yang cenderung menjadi konduktor panas yang baik. Tapi hal yang sangat menarik bagi para ilmuwan adalah ketika mereka mengukur kemampuan material untuk mengangkut panas di sepanjang dinding, dan ternyata bisa melakukannya dengan sangat mudah.

Baca Juga: Ilmuwan Mengidentifikasi Gen Penting yang Mengatur Siklus Tidur-Bangun

Kemampuan itu dapat membuka pintu untuk bereksperimen dengan bahan yang terlalu peka terhadap panas bagi para insinyur untuk digunakan dalam elektronik.

Selain itu, dapat menciptakan gradien termal yang ekstrem, di mana sesuatu sangat panas di satu sisi dan dingin di sisi lain. Hal itu sulit dilakukan, terutama pada skala kecil, sehingga temuan ini bisa memiliki banyak aplikasi dalam teknologi.

"Jika Anda memikirkan apa yang dilakukan kaca jendela untuk kita, mampu menjaga suhu luar dan dalam tetap terpisah. Anda bisa merasakan betapa bergunanya ini," kata Park.

Baca Juga: Mempelajari Bukit Pasir, Ilmuwan Tafsirkan Pola Angin di Mars

PROMOTED CONTENT