Ilmuwan China telah menemukan cara untuk memproduksi nanosheet secara massal dari telurida logam transisi – bahan 2D yang mereka katakan bisa memiliki banyak aplikasi, dari baterai lithium hingga panel surya.
Tim yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Akademi Ilmu Pengetahuan China dan Universitas Peking mengatakan metode produksi “cepat dan terukur” mereka dapat membawa nanosheets keluar dari laboratorium dan menjadi penggunaan praktis.
Menulis dalam jurnal peer-review Nature minggu lalu, mereka mengatakan metode mereka lebih cepat dan lebih aman daripada yang sudah ada yang memiliki hasil yang jauh lebih kecil, dan itu dapat digunakan untuk membuat baterai dengan stabilitas dan kepadatan energi yang lebih tinggi.
TMT adalah kombinasi dari telurium logam dan logam transisi seperti tungsten dan niobium. Mereka dapat diubah menjadi nanosheets 2D di mana logam transisi “diapit” oleh telurium, kata CAS dalam sebuah pernyataan.
Dikatakan nanosheet TMT adalah area yang menjanjikan untuk pengembangan karena sifatnya yang tidak biasa, termasuk semikonduktor dan superkonduktor, isolasi dan aktivitas magnetik.
Karena sifat-sifat ini, bahan TMT “telah mendapat perhatian luas dari komunitas akademik internasional”, kata Wu hongshuai, penulis yang sesuai dan seorang ahli kimia dengan CAS Dalian Institute of Chemical Physics.
Nanosheets dapat digunakan di berbagai bidang mulai dari penyimpanan energi dan mengembangkan “elektroda baru” untuk superkapasitor dan baterai, hingga produksi hidrogen dan fotovoltaik, kata pernyataan itu.
Mereka juga dapat digunakan sebagai elektrokatalis untuk meningkatkan kinerja baterai lithium-oksigen karena lebih stabil dan memiliki kapasitas penyimpanan yang lebih besar, menurut makalah itu.
“Daftar industri yang akan menikmati peningkatan efisiensi yang signifikan dari produksi massal nanosheets TMT sangat panjang,” kata Wu dalam pernyataan CAS.
“Inilah sebabnya mengapa materi 2D ini berpotensi sangat menarik.”
Tetapi potensi nanosheet TMT belum dieksplorasi sebanyak bahan 2D lainnya di luar laboratorium karena kurangnya “teknik sintesis skala industri, aman, dapat direproduksi dan terukur”, tulis para peneliti di koran.
Nanosheets biasanya diproduksi melalui metode “pengelupasan kulit”, di mana larutan kimia digunakan untuk mengupas lapisan tipis dari senyawa untuk akhirnya membuat lembaran 2D yang sangat tipis, menurut CAS.
Metode produksi sebelumnya mengandalkan bahan kimia beracun dan mudah terbakar, dan hanya bisa membuat nanosheets pada tingkat gram dengan waktu pemrosesan yang lama lebih dari 30 menit, yang membatasi aplikasi mereka, kata surat kabar itu.
Tim menemukan metode baru berdasarkan bahan kimia yang disebut lithium borohydride yang stabil dan tidak mudah terbakar – yang mereka temukan dapat menghasilkan lebih dari 100 gram nanosheets dalam waktu yang lebih singkat.
“Sepengetahuan kami, metode pengelupasan kulit kami adalah satu-satunya yang memungkinkan produksi dalam skala besar hanya dalam 10 menit,” tulis tim tersebut.
Metode mereka dimulai dengan lithiation – di mana atom hidrogen dalam molekul diganti dengan lithium – diikuti oleh pengelupasan kulit.
“Metode ini seperti memasukkan ‘spatula kimia’ di antara setiap lapisan,” kata Wu.
Mereka mampu menghasilkan 108 gram nanosheet niobium telluride, dua kali lipat lebih besar dari metode sebelumnya. Tim juga menggunakan metode mereka untuk membuat nanosheets menggunakan logam transisi lainnya, yang menunjukkan metode itu universal, menurut pernyataan CAS lainnya.
“Kami telah mengembangkan metode lithiation dan pengelupasan kulit padat umum untuk sintesis seratus gram nanosheet TMT berkualitas tinggi yang memiliki potensi untuk merevolusi pembuatan komersial mereka,” tulis tim di koran.
Wu mengatakan biaya bahan baku dan peralatan untuk produksi massal mungkin masih menghadirkan tantangan untuk komersialisasi.
Namun, tim mengatakan metode “universal dan terukur” mereka dapat digunakan untuk mengeksplorasi “fenomena kuantum baru, aplikasi potensial dan komersialisasi”.
