Doping Aluminium Mengubah Struktur dan Morfologi Reduced Graphene Oxide, Begini Caranya!

Penelitian terbaru ini mengupas pengembangan nanomaterial berbasis grafena, khususnya reduced graphene oxide (rGO) yang diberi doping aluminium (Al) untuk meningkatkan sifat struktural dan morfologinya. Material inovatif ini menawarkan potensi besar bagi aplikasi energi terbarukan, mulai dari panel surya, superkapasitor, hingga perangkat sensor berperforma tinggi.

Latar Belakang dan Tujuan

Grafena dan turunannya, seperti rGO, telah lama menjadi perhatian peneliti berkat sifat listrik, mekanik, dan termalnya yang luar biasa. Melalui doping aluminium, diharapkan terjadi perbaikan struktur kristal dan morfologi yang dapat meningkatkan efisiensi kinerja material ini dalam perangkat energi. Penelitian ini berfokus pada pengaruh variasi konsentrasi Al terhadap struktur kristal, ikatan kimia, morfologi permukaan, dan distribusi unsur dalam rGO.

Metodologi Penelitian

Proses sintesis dilakukan menggunakan metode Hummers termodifikasi, dilanjutkan reduksi termal, kemudian doping Al pada konsentrasi 0%, 6%, 8%, dan 12%. Karakterisasi material dilakukan menggunakan teknologi analisis canggih, meliputi:

• X-ray Diffraction (XRD) untuk mengidentifikasi perubahan struktur kristal.
• Raman Spectroscopy untuk menganalisis struktur ikatan karbon.
• Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), dan High-Resolution TEM (HRTEM) untuk mengamati morfologi dan distribusi partikel.
• Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) untuk memetakan sebaran unsur.
• Atomic Force Microscopy (AFM) untuk mengukur kekasaran permukaan.

Hasil dan Temuan Utama

• XRD menunjukkan pergeseran puncak difraksi, indikasi adanya modifikasi kristalografi akibat doping Al.
• Raman Spectroscopy mengungkap perubahan signifikan pada ikatan karbon rGO.
• TEM/HRTEM memperlihatkan nanopartikel Al berbentuk bola berukuran 5–15 nm terdistribusi merata pada lembaran rGO, dengan jarak antar lapisan sesuai kisi karbon grafit.
• AFM mencatat peningkatan kekasaran permukaan dari 13 nm menjadi 112 nm seiring kenaikan konsentrasi Al.
• EDX membuktikan distribusi Al yang homogen.
• Film tipis hasil deposisi memiliki ketebalan konsisten 110–120 nm, menempel stabil pada substrat kaca.

Kesimpulan dan Prospek

Hasil penelitian membuktikan bahwa doping aluminium mampu memodifikasi struktur dan morfologi rGO secara signifikan tanpa mengorbankan integritas material. Temuan ini membuka peluang pengembangan material nanokarbon efisien, terjangkau, dan berkelanjutan untuk aplikasi energi terbarukan.

Meski demikian, diperlukan uji kelistrikan dan performa aplikasi langsung untuk memastikan efektivitasnya dalam perangkat fungsional seperti panel surya generasi baru dan sensor elektronik presisi tinggi.

Sumber: Universitas Airlangga & National Institute of Health