Hasilnya ternyata amat menarik: tembaga menjadi lebih kuat ketika ruang antarbatas-batas tersebut ukurannya kurang dari 100 nanometer dan akhirnya mencapai puncak kekuatan pada ukuran 15 nanometer. Meski demikian, ketika ruang tersebut mengecil sampai lebih kecil dari 15 nanometer, kekuatan logam tersebut justru berkurang. ”Ini sungguh membingungkan,” tutur Gao.
Komputer super
Karena menjumpai teka-teki baru, Gao dan seorang mahasiswa dari Brown University, Xiaoyan Li, merasa penasaran. Mereka mencoba menggali informasi lebih dalam lagi. Para ilmuwan di Brown University mengulang lagi penelitiannya dengan menggunakan 140 juta atom.
Untuk penelitian yang berskala lebih besar ini, mereka membutuhkan komputer super dari the National Institute for Computational Sciences di Tennessee, yang memungkinkan mereka melakukan penelitian pada batas-batas kembar itu dalam level atom (lebih besar dari skala nano). Mereka terkejut dengan temuan berikutnya.
Dari penelitian tersebut, mereka mendapati suatu fenomena yang sama sekali baru, yaitu suatu dislokasi dengan tingkat keteraturan amat tinggi yang dikendalikan oleh nukleasi telah ”mendikte” (perannya amat menentukan) kekuatan tembaga.
Ciri pola tersebut, yaitu nukleasi, berupa sebuah kelompok atom-atom di dekat pusat dislokasi dan tertata dengan tingkat keteraturan tinggi, dengan pola seperti untaian kalung. ”Mereka tidak berubah, tidak saling mengikuti bentuk yang lain. Mereka amat tertata,” ujar Gao.
Dari percobaan-percobaan mereka dan pemodelan komputer, mereka menyusun teori bahwa pada tingkat skala nano, nukleasi dislokasi bisa menjadi sebuah prinsip pengaturan untuk menetapkan kekuatan atau kelemahan logam. Mereka telah menetapkan sebuah persamaan matematis baru untuk menjelaskan prinsip tersebut.
”Penelitian kami ini untuk pertama kalinya berhasil menyuguhkan sebuah contoh konkret suatu mekanisme deformasi (perubahan bentuk) dalam materi yang berstruktur nano. Hasil penelitian ini bisa diharapkan berdampak secara signifikan dalam bidang ilmu materi,” ungkap Gao.
Peneliti lain yang berkontribusi pada makalah yang dimuat di Nature tersebut adalah Yujie Wei dari University of Alabama dan Ke Lu serta Lei Lu dari Chinese Academy of Sciences. Apa yang dikatakan Gao telah melahirkan sebuah harapan di mana suatu kali nanti di masa depan, kita bisa lebih banyak lagi menciptakan jenis logam berkualitas dengan pilihan yang lebih luas lagi. Itulah manfaat penelitian dan pengembangan ilmu dasar.
Sumbangan teknologi nano sejauh ini telah demikian banyak dan merambah segala bidang, mulai dari ilmu materi hingga ilmu medis. Sementara itu, masih banyak lorong ilmu yang masih gelap yang membutuhkan penelusuran dan perjalanan pencarian yang panjang. (ScienceDaily.com/ISW)
Simak breaking news dan berita pilihan kami langsung di ponselmu. Pilih saluran andalanmu akses berita Kompas.com WhatsApp Channel : https://www.whatsapp.com/channel/0029VaFPbedBPzjZrk13HO3D. Pastikan kamu sudah install aplikasi WhatsApp ya.