Para ilmuwan di Universitas Teknik Denmark telah mencapai kemajuan penting dalam ilmu material, berhasil mengintegrasikan membran oksida ultra-tipis ke dalam penyangga logam yang fleksibel. Perkembangan ini membuka potensi sensor wearable generasi berikutnya, layar yang dapat dilipat, dan perangkat energi yang dapat disesuaikan – teknologi yang sebelumnya dibatasi oleh sifat kaku dari material yang kuat ini.
Tantangan Oksida Fleksibel
Oksida kompleks—senyawa yang memadukan oksigen dengan logam seperti mangan, titanium, dan nikel—menawarkan keserbagunaan yang luar biasa. Mereka menunjukkan sifat unik, termasuk magnetisme, feroelektrik, dan perilaku elektronik yang disesuaikan, menjadikannya ideal untuk elektronik canggih, aplikasi energi, dan penginderaan. Namun, secara tradisional, oksida ini ditanam pada substrat yang tidak fleksibel, sehingga sangat membatasi penggunaannya pada perangkat yang dapat ditekuk atau diregangkan.
Terobosannya terletak pada pembuatan membran oksida berdiri bebas yang dapat melekat kuat pada penyangga fleksibel tanpa retak atau terkelupas. Profesor Dae-Sung Park menjelaskan, “Temuan utamanya adalah keberhasilan integrasi membran oksida kristal tunggal ke dalam substrat polimer berlapis titanium nitrida (TiN).” Ini berarti material sekarang dapat direkayasa untuk ditekuk dan diregangkan dengan tetap mempertahankan fungsinya.
Titanium Nitrida: Kunci Adhesi
Para peneliti menyempurnakan fabrikasi membran untuk meminimalkan cacat, kemudian menguji daya rekat pada berbagai logam, termasuk emas, platinum, dan titanium nitrida (TiN). Hasilnya menunjukkan bahwa TiN mengungguli logam lain secara signifikan. Membran oksida terikat kuat pada polimer berlapis TiN dan dapat menahan regangan hingga 1% tanpa terlepas.
Keberhasilan ini berasal dari interaksi kimia yang kuat antara oksida dan TiN. “Hal ini muncul karena interaksi antarmuka yang kuat antara oksida dan TiN,” kata Park, yang berarti bahwa bahan-bahan tersebut terikat pada tingkat molekuler, sehingga menciptakan stabilitas di bawah tekanan. Tim menguji LSMO, sebuah oksida yang sifat magnetik dan elektroniknya dapat diubah dengan tekanan, membuktikan bahwa perangkat fleksibel kini dapat disetel dengan meregangkan atau mengompresnya.
Penerapan Luas dan Penelitian Masa Depan
Inovasi ini mempunyai dampak yang luas. Oksida rekayasa regangan pada substrat fleksibel dapat menghasilkan peningkatan elektronik fleksibel, sensor medis yang dapat dikenakan, layar yang dapat dilipat, dan sistem pemanenan energi yang canggih. Kemampuan untuk menyesuaikan sifat material melalui regangan membuka pintu menuju magnetisme yang dapat disesuaikan, konduktivitas yang dapat disesuaikan, dan aktivitas katalitik yang ditingkatkan—berpotensi merevolusi tidak hanya perangkat elektronik konsumen tetapi juga penyimpanan energi, teknologi memori, dan komputasi neuromorfik.
Tim peneliti berencana untuk meningkatkan produksi guna menciptakan membran yang lebih besar dan bebas cacat serta mengeksplorasi penumpukan lapisan oksida yang berbeda untuk struktur yang lebih kompleks. “Penelitian kami di masa depan berfokus pada pengembangan membran dengan area luas dan bebas cacat, pembuatan struktur heterostruktur kompleks melalui penumpukan dan puntiran, serta eksplorasi fenomena fisik yang muncul,” kata Profesor Nini Pryds.
Pada akhirnya, terobosan ini mengatasi rintangan besar dalam ilmu material, memindahkan potensi oksida tingkat lanjut dari laboratorium ke perangkat praktis dan dapat ditekuk yang dapat menjadi bagian integral dalam kehidupan sehari-hari.
