TANTANGAN
INDONESIA di Masa Depan
Masalah energi dan kesehatan merupakan tantangan besar bagi setiap negara. Di negara kita, peningkatan kebutuhan energi dan pengurangan bahan bakar fosil mendorong pengembangan energi terbarukan. Di sisi lain, pandemi Covid-19 menyadarkan kita bahwa permasalahan kesehatan merupakan hal yang sangat penting yang mempengaruhi kemajuan suatu bangsa.
PERMASALAHAN
Pada permasalahan energi, pengembangan setidaknya dua komponen sangat diperlukan, yaitu perangkat pemanen energi dan penyimpanan energi, untuk mewujudkan negara yang mandiri energi.
Untuk masalah kesehatan pandemi ini telah menunjukkan bahwa masalah kesehatan juga perlu diperhatikan. Berbagai disiplin ilmu diperlukan untuk menyelsaikan permasalahan yang pelik dan luas ini.
TUJUAN
Smart key yang berpotensi mampu mengakomodir tantangan di bidang energi dan kesehatan adalah pengembangan material mutakhir, khususnya material berbasis QDs.
Apa itu Material Berbasis QDs?
Quantum Dots (QDs) sebagai salah jenis material berukuran nano, sangat menarik karena diketahui menunjukkan efek kurungan kuantum 3 dimensi. Fenomena ini muncul pada material dengan ukuran lebih kecil dari atau sama dengan ukuran jari-jari Bohr eksitonnya. Efek kurungan kuantum akan menyebabkan pembentukan tingkat energi diskrit. Akibatnya, tingkat energi dari QD terkuantisasi menimbulkan sifat yang luar biasa dan unik seperti sifat listrik dan optik yang dapat diatur. Dengan mengatur ukuran QDs, kita dapat mengatur perubahan celah pita energi, sehingga menghasilkan panjang gelombang emisi yang berbeda.
Oleh sebab itu, QDs dianggap sebagai terobosan dalam bidang optoelektronik. Selain itu, QDs juga dapat digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi, termasuk pemanenan energi (sel surya dan sistem pemanenan energi termoelektrik), dioda pemancar cahaya (LED), tampilan, dll. Berbagai material penyusun telah dipelajari untuk aplikasi QDs seperti logam transisi chalcogenide (misalnya, PbS, CdSe), perovskit (mis., CsPbBr3), dan QD berbasis karbon (mis., QD karbon, QD graphene). Sehingga potensi QD tidak terbatas hanya untuk aplikasi optoelektronik.
Penelitian Material QDs
Grup kami (bekerja sama dengan grup RIKEN) baru-baru ini melaporkan studi awal tentang potensi QDs untuk diterapkan dalam bahan penyimpanan energi seperti superkapasitor dan baterai, yang dimana QDs menunjukkan efek superkapasitansi kuantum. (Septianto et al., Nature Publishing Group (NPG) Asia Materials, 2020, jurnal Q1 dengan impact factor 9.157)
Beberapa sifat seperti konduktivitas listrik yang tinggi, stabilitas struktur yang sangat baik, dan keterbasahan yang tinggi, dapat meningkatkan kinerja kapasitansi perangkat penyimpanan energi. Selain itu, berbagai sifat lainnya dapat muncul dengan penyesuaian ukuran QD. Namun demikian, pemanfaatan fenomena kuantum (yaitu, kapasitansi kuantum) belum dieksplorasi secara luas sehingga hasil yang didapatkan masih belum cukup baik.
Selain aplikasi yang disebutkan sebelumnya, QD juga dapat diterapkan di bidang medis, baik sebagai agen imaging dan pengobatan. Berbagai kelompok telah melaporkan potensi penggunaan QDs sebagai biosensor dalam sistem penghantaran obat dan agen fototermal dalam pengobatan kanker. Di sini, QDs bekerja berdasarkan eksitasi elektron akibat pemberian cahaya sehingga memberikan emisi cahaya atau fonon.