Apakah Lingkungan Anda Aman? Sensor Grafena Dimodifikasi Dapat Memberikan Jawaban Real-Time

Peneliti Universitas Chiba di Jepang mengolah grafena dengan plasma oksigen, hidrogen, atau argon untuk menguji pendeteksian amonia (NH₃). Dalam percobaan laboratorium, grafena teroksidasi memberikan respons terkuat. Penelitian ini menilai bahan sensor, bukan perangkat keselamatan yang sudah siap dipakai untuk mendeteksi semua jenis gas.

Cara kerja sensor gas

Teknologi pendeteksian gas mencakup sensor semikonduktor, inframerah, dan elektrokimia. Pilihannya bergantung pada gas target, lingkungan, kepekaan, dan kalibrasi yang dibutuhkan. Pada grafena, molekul gas yang menempel pada permukaan dapat mengubah hambatan listrik; perubahan itu dapat diukur sebagai sinyal.

Tiga perlakuan plasma

Dalam studi yang diterbitkan di ACS Applied Materials & Interfaces, tim membandingkan grafena yang diberi plasma O₂, H₂, atau Ar dengan grafena tanpa perlakuan. Oksigen menghasilkan gugus teroksidasi dan cacat berupa kekosongan atom. Hidrogen terutama menghasilkan ikatan sp³, sedangkan sampel dengan argon memiliki kedua jenis perubahan tersebut.

Ilustrasi amonia

Hasil pengujian amonia

Grafena teroksidasi paling peka terhadap NH₃ dalam percobaan ini. Pada tekanan amonia 3,2 kPa, hambatannya berubah sekitar 30% setelah lima detik perlakuan oksigen dan 27% setelah dua puluh detik. Perubahan pada grafena berperlakuan argon sekitar 20–22%, sedangkan pada grafena terhidrogenasi sekitar 15–17%. Angka itu berlaku untuk kondisi percobaan, bukan batas deteksi yang dijamin di tempat kerja.

Perlakuan lebih lama tidak selalu berarti respons lebih tinggi. Ia juga memengaruhi cara amonia menempel dan kemampuan sensor untuk dipakai berulang. Pemulihan hambatan awal bergantung pada suhu dan pembuangan gas atau pemanasan. Pengaruh kelembapan dan gas lain masih memerlukan pengujian.

Potensi dan batas penggunaan

Sensor amonia masa depan dapat berguna untuk pemantauan industri dan lingkungan. Penelitian ini tidak menguji perangkat pakai di tubuh, alat klinis, ataupun sistem pemeriksaan makanan yang lengkap. Deteksi gas selain amonia juga harus dibuktikan tersendiri. Biaya produksi dan jadwal pemasaran belum ditetapkan.

Peneliti dan perusahaan

Penulis studi adalah Sogo Iwakami, Shunya Yakushiji, dan Tomonori Ohba dari Universitas Chiba. Honeywell adalah perusahaan terpisah yang tidak disebut sebagai peserta penelitian. Hasil ini tidak langsung memprediksi pendapatan atau harga sahamnya.

Honeywell

Berita terbaru Honeywell

Kesimpulan

Perlakuan plasma meningkatkan respons grafena terhadap amonia, dan oksidasi paling efektif dalam pengujian ini. Perangkat lapangan yang andal masih perlu dikembangkan dan divalidasi.

Penelitian:

Iwakami, S., Yakushiji, S. & Ohba, T. (2025). Graphene Functionalization by O₂, H₂, and Ar Plasma Treatments for Improved NH₃ Gas Sensing. ACS Applied Materials & Interfaces 17, 1992–1999. doi:10.1021/acsami.4c17257.