Nano Bawang Karbon: Apakah itu?

Dulu saat SMA saya diajarkan oleh guru saya bahwa alotrop karbon ada dua, yaitu grafit dan intan. Padahal saat itu telah ditemukan alotrop yang lain yaitu fullerene (1985) dan carbon nanotubes (1991). Entah karena guru kimia saat itu yang belum tau perkembangan jaman ataukah karena memang belum masuk kurikulum nasional.  Namun saya yakin kurikulum sekarang telah mencantumkan kedua alotrop karbon tersebut.

Berbicara tentang alotrop, sebenarnya masih ada satu alotrop lain yang kurang terkenal, yaitu carbon nano onion. Seperti namanya, carbon nano onion ini mempunyai bentuk seperti irisan bawang (bombay) ketika diamati di bawah mikroskop elektron (Gambar 1). Pada tulisan kali ini saya berusaha membahas sedikit tentang alotrop karbon ini.

Gambar 1. Penampang bawang merah yang dibelah [1] mirip dengan karbon yang diamati dengan transmission electron microscope (TEM) [2]

Carbon nano-onion (CNO) juga dikenal dengan sebutan onion-like carbon (OLC). Sebagian ilmuwan mengatakan bahwa CNO merupakan bagian dari keluarga fullerene. CNO terbentuk dari beberapa lapisan fullerene (Gambar 2), sehingga biasa juga disebut multi-shell fullerenes.

Gambar 2. CNO yang terbentuk dari lima lapisan fulleren.[3]

Pada tahun 1980, Sumio Iijima (penemu carbon nanotubes) dengan menggunakan TEM telah menemukan struktur CNO ini [4]. Namun baru tahun 1992, Daniel Ugarte menemukan bahwa CNO terbentuk saat karbon amorf ditembak dengan berkas elektron energi tinggi [5].

  

Sejauh ini, beberapa metode telah dilaporkan untuk memproduksi CNO dalam jumlah besar seperti anil suhu tinggi pada jelaga karbon amorf, anil suhu tinggi pada nanopartikel berlian, dan implantasi ion karbon dosis tinggi pada substrat logam. Dari beberapa metode tersebut, anil suhu tinggi pada nanopartikel berlian paling banyak digunakan karena menghasilkan CNO dengan ukuran yang seragam [2].

Sifat CNO sangatlah unik karena mempunyai struktur 0 dimensi dengan diameter sangat kecil (kurang dari 10 nm). Dibandingkan dengan carbon nanotubes yang memiliki struktur 1D dan graphene yang memiliki struktur 2D, CNO lebih mudah terdispersi. Penelitian CNO untuk aplikasi penyimpangan energi telah banyak dilakukan. CNO telah terbukti sebagai aditif ideal pada baterai dan elektroda superkapasitor. [6]