Sel Matahari Feksibel yang Tahan Panas

Kimiawan di Switzerland dan Cina telah menggunakan sebuah elektrolit cair untuk membuat sel-sel matahari fleksibel yang lebih baik dibanding alat-alat yang ada sekarang dalam menahan panas dari sinar matahari. Tipe baru DSC (sel matahari peka-zat warna) ini adalah produk terbaru dari Michael Gratzel, yang pertama kali membuat DSC di tahun 1991.

"Sel ini akan memberikan kontribusi penting bagi pasar untuk pembangkitan energi listrik di masa mendatang," kata Gratzel, direktur laboratorium foton dan interfase di Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL). Berbeda dengan sel berbasis semikonduktor silikon padat yang tradisional, DSC menggunakan molekul zat-warna yang sensitif cahaya dalam sebuah elektrolit cair.

Elektrolit cair ini bersentuhan dengan semua bagian sel sekaligus, sehingga menjadikannya sebagai konduktor yang sangat efisien. Ini juga membuat sel ini menjadi fleksibel - sehingga sel-sel bisa digunakan pada alat-alat elektronik yang portable. Tetapi penggunaan DSC pada alat-alat outdoor yang berukuran besar cukup sulit karena elektrolit cair - biasanya pelarut volatil - bisa menguap pada jangkauan sel suhu tinggi pada sinar matahari langsung.

Desain-desain terbaru telah menggunakan cairan-cairan ionik: garam-garam dengan titik lebur rendah yang berwujud cair pada suhu kamar. Walaupun DSC yang bebas pelarut ini lebih stabil terhadap panas, tetapi bisa tidak efisien.

Tim Gratzel telah mengatasi masalah ini dengan menggunakan "leburan eutektik" - sebuah campuran dari beberapa padatan yang membentuk sebuah cairan jika dicampur. Salah satu contoh leburan eutektik dapat dilihat ketika garam digunakan untuk membersihkan jalanan dari es salju. Natrium klorida padat dan air padat (es) bercampur membentuk air garam yang berwujud cair.

"Kami mencampur tiga iodida imidazolium padat untuk membentuk sebuah cairan berdaya hantar tinggi dan memiliki suhu seperti suhu lingkungan," kata Peng Wang, yang turut bekerja dalam proyek di Akademi Sains Cina, Changchun, Cina. "Sebaliknya, masing-masing iodida ini berwujud padat dan tidak memiliki daya hantar pada suhu kamar."

Kelebihan menggunakan campuran-campuran eutektik ini, papar Wang, adalah karena memiliki daya hantar yang jauh lebih tinggi dibanding cairan ionik biasa meski tetap sangat stabil pada suhu tinggi.

Sel matahari ini bisa mengubah sekitar 8 persen cahaya matahari yang mengenainya menjadi listrik tetapi Gratzel percaya bahwa efisiensi sel ini masih bisa ditingkatkan. "Efisiensi konversi daya maksimum yang bisa dicapai oleh sel matahari ini adalah sekitar 31 persen," katanya.

Mengomentari temuan ini, Juan Bisquet, yang mengembangkan sel matahari peka-zat warna di Jaume I University, Castellone de la Plana, Spanyol, mengatakan, "Efisiensi sebesar 8 persen ini termasuk tinggi, karena efisiensi ini mendekati efisiensi teknologi-teknologi silikon amorf yang beredar di pasaran."

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

(dikutip dari: Soetrisno, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=152)

Bayam Bisa Mengurangi Risiko Radang Usus

Sayuran yang kaya akan nitrat, seperti bayam, bisa membantu melindungi dari radang usus/lambung berkat keberadaan bakteri di dalam mulut. Hal ini diungkap oleh penelitian seorang ilmuwan Swedia. Temuan ini meragukan pendapat-pendapat sebelumnya bahwa makanan yang kaya nitrat bisa memiliki risiko kesehatan.

Joel Petersson dianugerahi gelar PhD oleh Universitas Uppsala karena penelitian ini, dimana dia menunjukkan bahwa mencit yang memakan diet kaya nitrat memiliki lapisan mukus lebih tebal pada lambung, sehingga melindunginya dari asam hidroklorat yang terdapat dalam asam lambung dan mengurangi risiko radang usus/lambung.

Petersson menemukan bahwa bakteri mulut memegang peranan penting dalam proses ini. Nitrat-nitrat pada makanan diserap dalam usus dan memasuki aliran darah. Dari sini nitrat-nitrat tersebut masuk ke dalam saliva tetapi direduksi menjadi nitrit oleh bakteri mulut. Setelah tertelan, nitrit-nitrit tersebut direduksi menjadi oksida nitrat oleh asam lambung. Oksida nitrat, sebuah molekul pensinyalan penting, memicu peningkatan aliran darah ke lambung, sehingga membantu memperbaharui dan mempertebal lapisan mukus.

Ketika Petersson memberikan obat kumur antibakteri kepada mencit untuk membunuh bakteri mulut, dia menemukan bahwa mencit-mencit tersebut lebih rentan terhadap radang usus. Dia menyebutkan bahwa orang yang menggunakan obat-obat kumur seperti ini secara teratur bisa berisiko, khususnya jika mereka juga sering memakai obat penghilang nyeri nonsteroid seperti aspirin yang juga bisa merusak lapisan dinding lambung. "Ada cara lain yang jauh lebih aman untuk menghambat produksi senyawa yang menimbulkan nafas tidak sedap dalam mulut," ungkapnya.

Sekitar 60 sampai 80 persen nitrat yang dikonsumsi pada diet normal orang-orang Barat berasal dari sayuran, dengan gula bit, seledri dan bayam yang mengandung kadar nitrat tinggi, antara 1-3g per kilo.

Penelitian-penelitian di tahun 1970an menyebutkan ada hubungan antara kadar nitrat yang tinggi dalam air minum dengan kanker lambung dan metaemoglobinemia. "Selama ini kita telah menghabiskan banyak dana untuk mencoba mengurangi kadar nitrat dalam air minum sementara tidak ada bukti nyata yang menunjukkan bahwa keberadaan nitrat ini berbahaya bagi manusia. Kalaupun anda memakan banyak nitrat, maka itu tidak jadi masalah, nitrat-nitrat tersebut akan keluar bersama urin," kata Petersson.

Nigel 'Ben' Benjamin, yang sekarang menjadi konsultan penyakit akut di Istitut Kedokteran Peninsula, Plymouth, Inggris, menemukan mekanisme protektif berbeda untuk nitrat pada tahun 1990an. Dia menunjukkan bahwa kombinasi oksida nitrat dan asam nitrat mengontrol pertumbuhan bakteri berbahaya seperti salmonella dalam usus. "Penelitian Petersson telah menunjukkan efek ini pada hewan dan saya menduga bahwa hal yang sama juga terjadi pada lambung manusia," kata Benjamin. "Ini adalah penelitian yang menarik dan bisa dijadikan alasan pendukung untuk memakan diet yang mengandung banyak sayuran segar."

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

(dikutip dari: Soetrisno, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=153)

Penguraian Air dengan Gelombang Radio

Pepatah lama yang mengatakan bahwa air adalah lawannya api mungkin sudah tidak relevan lagi digunakan pada jaman modern sekarang. Hal ini secara tidak sengaja ditemukan oleh seorang peneliti dari USA yang bernama John Kanizius.

Dalam tulisannya yang berjudul ・I>Observations of polarised RF radiation catalysis of dissociation of H2O-NaCl solutions・/I>, Kanizius mengatakan bahwa, larutan garam (H2O-NaCl dengan konsentrasi 1 - 30%) akan menghasilkan gas hidrogen dan oksigen yang dapat menimbulkan nyala api, ketika dikenai gelombang radio sebesar 13,56 MHz pada suhu kamar. Gambar muka adalah nyala api yang ditimbulkan oleh larutan 0.3% NaCl.

Temuan spektekuler ini sempat menjadi kontroversi di kalangan ilmuan USA karena isu ini berkembang secara meluas sebagai teknik yang cukup efisien untuk memecah air menjadi komponen-komponennya. Dengan kata lain, teknik ini cukup efisien untuk memecah air menjadi hidrogen yang kemudian bisa digunakan sebagai energi alternatif pengganti fossil fuel. Untuk membuktikan hasil penemuannya, Kanizius kemudian diminta memverifikasi hasil temuannya tersebut oleh salah satu Profesor dari Penn State University, Prof. Rustum Roy. Hasil verifikasi yang mereka lakukan adalah bahwa ternyata benar bahwa gelombang radio dengan keberadaan garam NaCl dapat menyebabkan pemecahan molekul air menjadi hidrogen dan oksigen. Dia menyimpulkan bahwa campuran gas hidrogen dan oksigen dari air serta udara sekitar lah yang menyebabkan terciptanya nyala api. Namun, dari hasil verifikasi tersebut, John Kanzius juga tidak pernah mengklaim bahwa penemuannya adalah proses yang efisien secara energi untuk memecah air. Serta memastikan bahwa ini merupakan suatu fenomena baru.

Dibuktikan bahwa tinggi nyala api yang dihasilkan bekisar antara 4-5 inci pada larutan dengan konsentrasi NaCl yang cukup tinggi. Hal ini terjadi secara spontan setelah gelombang radio diaplikasikan kepada sistem. Namun sebaliknya, apabila gelombang radio dipadamkan, nyala api akan padam pula. Kanizius mengatakan bahwa kunci dari fenomena ini adalah penggunaan radiasi elektromagnetik lemah untuk mendisosiasi air menjadi hidrogen dan oksigen. Selain itu, spektral raman dari larutan garam menunjukkan bahwa adanya perubahan struktural pada struktur air yang terjadi sebelum dan sesudah pembakaran dilakukan.

Sumber:

Observations of polarised RF radiation catalysis of dissociation of H2O-NaCl solutions
Authors: Roy, R.; Rao, M.L.; Kanzius, J.
Source: Materials Research Innovations, Volume 12, Number 1, March 2008 , pp. 3-6(4)
Publisher: Maney Publishing

Dapat didownload secara gratis di
http://www.ingentaconnect.com/content/maney/mri/2008/00000012/00000001/art00002
http://www.maney.spiralcom.co.uk/links/mri

(dikutip dari: Munawar Khalil, Mahasiswa S2 Departemen Teknik Kimia, University of Malaya, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=154)

DNA Tiruan

Peneliti di Jepang berhasil membuat DNA tiruan yang mirip dengan DNA asli, termasuk kemampuannya membentuk dupleks dari sisi kanan dengan rantai-rantai tiruan. Tim peneliti ini, yang dipimpin oleh Masahiko Inouye di Universitas Toyama, membuat rantai-rantai tersebut dari empat basa DNA tiruan, yang mereka ikatkan ke sebuah kerangka dasar gula menggunakan ikatan asetilen.

Tim peneliti ini berharap suatu hari nanti dapat menggunakan DNA tiruan ini untuk membuat sistem penyimpanan informasi biologi baru yang berfungsi dalam sebuah tabung uji bukan pada sel. DNA tiruan ini akan akan "dibaca secara terbatas untuk membuat protein-protein dan pada akhirnya untuk menjaga integritas makhluk hidup," kata Inouye. "Dalam hal ini, kita bisa memanfaatkan DNA tiruan ini untuk penyimpanan informasi ketimbang DNA alami karena kestabilannya terhadap enzim-enzim alami yang tersebar dimana-mana dalam tubuh dan karena perbedaan strukturnya". DNA tiruan ini memiliki kestabilan yang sangat mirip dengan DNA alami, sehingga juga menimbulkan kemungkinan untuk membuat nano-struktur DNA yang baru.

Pasangan basa DNA buatan (bawah) sangat mirip dengan dengan yang ditemukan di alam (atas).

Inouye dan timnya membuat DNA tiruan mereka dengan mengkonversi kompleks basa-gula menjadi fosforamida dan kemudian digunakan sebagai pensintesis DNA. Yang menjadi masalah, papar Inouye, adalah bahwa ini hanya memungkinkan mereka membuat molekul DNA yang pendek, yang tidak cukup panjang untuk bisa mengkodekan informasi. "Tujuan penelitian selanjutnya adalah penyambungan dan duplikasi DNA buatan dari komponen-komponennya dengan enzim alami," tambahnya.

Richard Roberts, profesor kimia dan teknik kimia di Universitas Southern California, US, menganggap penelitian ini sangat menarik. Akan tetapi, dia ragu apakah ada enzim yang dapat mempolimerisasi nukleotida untuk membentuk rantai yang lebih panjang dari 20-100 basa.

Kembali ke alam

Tidak menutup kemungkinan bahwa DNA tiruan bisa berinteraksi dengan DNA alami, kata Inouye. Akan tetapi, jika teknologi ini akan diterapkan dalam bidang seperti terapi gen, maka "DNA tiruan masih harus diteliti lebih lanjut tentang toksisitas dan kekuatan ikatannya," dia memperingatkan. DNA tiruan ini perlu dikembangkan sebelum digunakan dalam biomedik, tambah Inouye. Timnya sekarang ini ingin meneliti kandidat-kandidat basa tiruan lainnya.

Banyak ahli biologi sistem yang mendambakan pembuatan sebuah sistem disebut sistem DNA ortogonal yang bisa dimasukkan ke dalam sel hidup tanpa mengganggu sistem hidup alami yang normal. Paul Freemont, profesor kristalografi protein di Imperial College London, menganggap bahwa penelitian Inouye tersebut termasuk dalam kategori ini. "Sejauh ini, mereka telah menggunakan kimia untuk mensintesisnya, ini menarik dan merupakan awal yang baik tetapi untuk menjadikannya sangat bermanfaat kita menginginkan DNA ini menjadi DNA ortogonal bagi kode DNA alami dan diharapkan DNA tiruan ini dapat diterima oleh semua sistem hidup dan mentranslasi kode ini menjadi sebuah fungsi yang diinginkan." Dia mengakui bahwa masih dibutuhkan waktu yang lama untuk mencapai kemajuan seperti ini.

Ada keraguan bahwa DNA tiruan ini bisa berpindah ke organisme lain. "Ini tidak mungkin karena komponen-komponen DNA tiruan tidak terdapat pada organisme-organisme hidup," kata Inouye.

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

(dikutip dari: Soetrisno, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=155)

Sel Surya Organik

Mengubah energi surya menjadi listrik dengan cara yang murah dan efisien bisa membantu menanggulangi pemanasan global dan kekurangan bahan bakar fosil. Akan tetapi, biaya produksi listrik yang tinggi dari sel-sel surya berbasis silikon telah membatasi penggunaan teknologi ini. Dalam hal ini diperlukan sel surya yang murah dengan kinerja sel tinggi dan sel surya organik bisa menjadi solusi. Sel-sel ini mudah dibuat dari material organik yang tidak mahal dan, berbeda dengan sel surya anorganik, ringan, fleksibel dan beraneka warna.

Absorpsi cahaya oleh sel-sel organik menyebabkan sebuah keadaan eksitasi yang dikenal sebagai exciton atau pasangan elektron-lubang (electron-hole). Elektron dan lubang terpisah satu sama lain dan dibawa melalui molekul donor dan akseptor ke elektroda, menghasilkan sebuah arus listrik (photocurrent). Proses konversi cahaya secara langsung menjadi listrik ini dikenal sebagai fotovoltaik dan harus dioptimasi untuk sel-sel surya organik agar menjadi efisien. Banyak upaya yang telah dilakukan untuk mencari molekul donor dan akseptor yang cocok dan pengaturannya pada sebuah permukaan elektroda yang berskala nanometer.

Fulleren dan turunannya telah banyak digunakan sebagai molekul akseptor yang sangat baik. Baru-baru ini, tabung-nano karbon (CNT), yang memiliki struktur berbasis karbon mirip fulleren, telah menarik banyak perhatian. Berbeda dengan bentuk fulleren yang bulat, CNT memiliki struktur satu dimensi seperti kawat, yang menjadikannya lebih baik dalam membentuk jalur transportasi elektron atau lubang dalam sel. Area permukaannya yang luas meningkatkan pemisahan pasangan elektron-lubang dan menunjukkan daya hantar yang beberapa kali lebih besar dibanding polimer-polimer penghantar listrik. CNT juga bisa bertindak sebagai donor sekaligus akseptor elektron tergantung pada sifat-sifat redoks dari komponen lain dalam sel. Semua sifat ini menjadikan CNT sebagai kandidat yang menjanjikan untuk pemisahan dan transport muatan dalam sel-sel surya organik.

Struktur yang mirip kawat membantu tabung-nano karbon membentuk jalur-jalur transport muatan pada sel-sel surya organik

Beberapa ilmuwan telah membuat peralatan fotoelektrokimia atau sel fotovoltaik dengan elektroda yang termodifikasi CNT. Mereka menggunakan berbagai metode, termasuk deposisi lapis demi lapis dan pelapisan semprot, untuk mengatur CNT dengan molekul donor atau akseptor yang cocok pada permukaan-permukaan elektroda. Akan tetapi, sekarang ini, efisiensi konversi energi dari elektroda yang termodifikasi CNT belum setara dengan kinerja tinggi sel surya peka zat warna - yang menggunakan elektroda titanium dioksida nanokristalin berpori dengan zat warna ruthenium.

Saat ini, sulit untuk mensintesis CNT murni dengan struktur yang konsisten. Untuk memperbaiki sel surya berbasis CNT, para ilmuwan telah memurnikan atau memilih CNT yang memiliki struktur terbaik untuk transpor muatan. Atau, pendekatan yang lebih menarik adalah dengan menggunakan CNT sebagai perancah-nano (nanoscaffold) bagi molekul donor atau akseptor untuk membuat jalur transportasi arus.

Sejarah sel-sel surya organik berbasis CNT belum lebih dari 10 tahun. Banyak penelitian yang masih harus dilakukan untuk menunjukkan potensinya dalam konversi energi surya.

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

(dikutip dari: Soetrisno, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=156)