Bagaimana Berlian Merevolusi Teknologi (Imagine the Unimaginable)

[caption id="attachment_136714" align="alignleft" width="243" caption="round cut diamond (http://applesofgold.com/jewelryblog/images/2009/01/diamond.jpg)"][/caption] "Diamond is a girl's best friend" "A diamond is forever" Adalah jargon-jargon yang dilancarkan De Beers, perusahaan yang memonopoli industri perdagangan berlian dengan market share 80% di seluruh dunia. Di sepanjang abad ke-20, jargon-jargon ini sukses membentuk opini bahwa berlian adalah hadiah paling pantas untuk diberikan pada orang terkasih dan bernilai selayaknya sebuah pusaka keluarga. Saking suksesnya, semakin jarang orang yang menjual berlian setelah mereka membelinya dan permintaan pasar untuk berlian pun meningkat. Aplikasi berlian sebenarnya bukan hanya untuk perhiasan saja. Diperkirakan hanya 20% dari total berlian yang ditambang menjadi batu perhiasan yang anda kenal. Sisanya dipasarkan untuk aplikasi industri. Apa yang membuat berlian begitu istimewa? Mari kita berkenalan dengan si cantik ini... [caption id="attachment_136433" align="alignleft" width="208" caption="alotrop karbon, (a) berlian; (b) grafit; (c) fullerene; (d) amorf"][/caption] Dari sisi unsur penyusun, berlian tak berbeda dengan grafit di ujung pensil anda atau arang yang anda gunakan untuk bakar-bakar sate. Ia adalah karbon murni. Yang membuatnya berbeda dengan dua obyek tadi adalah bentuk ikatan atom yang menyusun molekulnya. Karbon memiliki sifat alotropi, yaitu varian dari substansi yang memiliki unsur penyusun yang sama. Karbon memiliki empat alotropi, yaitu : berlian, grafit, fullerene dan amorf. Berlian memiliki struktur molekul mirip kubus (rhombic), materinya bersifat sangat keras dan isolator (tidak menghantarkan listrik); grafit memiliki struktur molekul berupa lembaran, materinya bersifat lunak dan konduktif (menghantarkan listrik); fullerene memilki struktur molekul serupa bola kaki; dan amorf adalah karbon yang tidak memiliki bentuk tertentu, ia adalah bentuk karbon yang paling umum (arang, jelaga, dll). Mengapa unsur yang sama bisa membentuk struktur molekul yang berbeda-beda? Struktur suatu benda sangat tergantung pada proses pembentukannya.  Berlian dibentuk di lapisan batuan cair di mantel bumi, sebuah tempat sedalam 150 km dari permukaan bumi. Disana atom-atom karbon 'ditempa' dengan tekanan 50 kbar dan suhu tak kurang dari 1000 C selama jutaan tahun, sehingga membentuk susunan kristal yang berbeda dengan alotrop karbon lainnya. Jika tekanan dan suhunya kurang, maka alih-alih berlian, yang terbentuk adalah grafit. Ketika terjadi aktivitas vulkanik, berlian itu terbawa bersama magma ke permukaan bumi sehingga lebih mudah ditambang. Para wanita pecinta perhiasan mungkin sudah tahu bahwa berlian dinilai berdasarkan kriteria 4C: cut (bentuk geometri potongan), clarity (kejernihan), carat (karat atau beratnya; 1 karat = 200 mg) dan color (warna). Tapi di sini saya tidak akan membahas itu. Berlian memiliki sifat-sifat unik lain yang sangat berguna untuk industri elektronik, informasi dan nanoteknologi. In fact, keistimewaannya sesungguhnya bukanlah pada keindahan luster-nya. Ia menyimpan potensi lain yang telah dilewatkan manusia selama berabad-abad. Berlian bukan hanya batu perhiasan, ia adalah salah satu material masa depan. Berlian adalah mineral terkeras di bumi dengan derajat kekerasan 10 Mohs (skala 1-10). Saking kerasnya, ia hanya bisa tergores oleh berlian lain. Dalam dunia industri dikenal alat 'diamond cutter' atau 'diamond polish ', yaitu pisau atau gerinda dengan mata berlian (atau campuran berlian) untuk memotong atau menghaluskan permukaan benda-benda yang sangat keras. Ketahanannya yang luar biasa terhadap panas membuat berlian menjadi material yang ideal untuk aplikasi di suhu tinggi seperti sensor untuk combustion turbine atau furnace yang beroperasi di temperatur tak kurang dari 800 C.  Sifat lain adalah thermal conductivity yang sangat tinggi. Berlian mampu menghantarkan panas 5 kali lebih tinggi daripada tembaga namun tetap dapat mempertahankan bentuknya di suhu yang mampu  melelehkan logam. [caption id="attachment_136703" align="alignright" width="252" caption="Hope diamond, berlian biru penghantar listrik [http://blogs.smithsonianmag.com/aroundthemall/files/2009/08/hope-diamond.jpg"]"][/caption]Berlian bening pada umumnya adalah isolator (tidak menghantarkan listik). Namun ada jenis berlian yang mampu menghantarkan listrik (semi konduktor), yaitu berlian biru. Warna birunya berasal dari kandungan unsur Boron di dalam kristalnya. Berlian biru terbesar yang pernah ditemukan adalah 'Hope Diamond' yang pernah menjadi milik Raja Louis XIV (abad ke-17). Berlian tersebut sekarang tersimpan di Smithsonian Museum, Washington DC. Jika anda memiliki sebuah material yang mampu menghantarkan listrik dan panas, namun memiliki ketahanan luar biasa terhadap suhu dan tekanan tinggi, ringan, serta teramat kuat, anda akan memiliki material super yang dapat merevolusi teknologi!! Sadarkah anda bahwa prosesor dalam komputer anda telah meningkat kecepatannya secara logaritmik (bukan lagi linier) dalam sepuluh tahun terakhir? Apakah anda memperhatikan bahwa barang-barang elektronik yang ada saat ini makin compact ?  Inilah yang disebut dengan 'miniaturisasi'. Konsepnya adalah: makin kecil, makin cepat, makin ringan dan makin efisien. Hampir semua disiplin sains sedang mengembangkan teknologi ke arah ini. [caption id="attachment_136707" align="alignright" width="300" caption="Sebuah microchip [http://images.businessweek.com/ss/07/02/0201_carlyle_deals/image/freescale_semiconductor.jpg"]"][/caption]Pada saat ini industri semikonduktor dan microchip hampir seluruhnya terbuat dari Silikon. Ia memiliki sifat semi konduktor yang sangat baik namun memiliki kekurangan; semakin tinggi arus yang dihantarkannya, ia akan menjadi makin panas. Akibatnya teknologi Silikon harus selalu dilengkapi oleh sistem pendingin, seperti fan dan heat sink pada CPU dan laptop anda. Jika tidak ia akan rusak dan berhenti bekerja pada suhu 150 C. Berlian dapat menghantarkan energi 30 kali lebih besar daripada Silikon dan 3 kali lebih cepat. Dan karena efisiensinya dalam menghantarkan panas, ia dapat menjalankan prosesor pada kecepatan yang  dapat melelehkan Silikon!!  Jika kita bisa mengganti Silikon dengan berlian biru, maka kecepatan transfer data akan jauh lebih cepat, ukurannya lebih kecil dan lebih efisien. Dari HP di genggaman tangan anda hingga eksplorasi alam semesta, saat ini hampir semua aspek kehidupan manusia telah dirambahi teknologi elektronik dan informasi (yang berbasis Silikon). With diamonds, we can only imagine the unimaginable. Only one problem exists: berlian sangat langka, berlian biru bahkan teramat sangat jarang di bumi. Akankah visi masa depan ini hanyalah menjadi mimpi belaka? Bersambung ke artikel berikutnya