ZnO nanogenerator II (lanjutan dari tulisan sebelumnya)

Bagaimana listrik dihasilkan dari nano wire

Oleh : Iwan

Prof Zhong Lin Wang dari Georgia Tech mengilustrasikan bahwa bila kita berjalan kaki, kita dapat menghasilkan daya 67 watt, gerakan jari2 kita menghsilkan 0.1 watt, pernapasan kita 1 watt. Nah bila kita mampu mengkonversikan fraksi dari daya tersebut, maka tubuh kita mampu menjadi sumber daya untuk sebuah divais. Secara konseptual lanjut Prof Zhong Lin Wang, dia mampu mendemostrasikan konversi daya yang mungkin untuk sebuah divais mencapai 17-30 persen dari total daya yang dihasilkan oleh tubuh kita.

Hasil dari penelitian di grup riset Prof Zhong Lin Wang dapat mengkonfirmasi sebuah teori bahwa: ZnO nanowire akan menunjukkan efek piezoelektrik yang sangat baik, yaitu menghasilkan sifat listrik dari respon tekanan mekanik. Biasanya muatan negative dan positif dari ion Zinc dan Oksigen di dalam kristal ZnO nanowire saling meniadakan. Namun ketika wire secara kimiawi tumbuh di permukaan elektroda, wire tersebut membengkok akibat adanya vibrasi external dari tip yang berskala nano. Tip tersebut adalah tip dari atomic force microscopy (AFM) yang terbuat dari bahan Si yang dilapisi oleh Pt. Pembengkokan dari ZnO nanowire menyebabkan terjadinya dipol listrik di dalam nanowire. Pada bagian yang mengalami kompresi bermuatan negatif sedangkan bagian yang terekpansi bermuatan positif. Hal itu disebabkan Zn2+ dan pole negatif akibat dari O-2. Maka dengan adanya kontak metal semikonduktor mengakibatkan adanya Schotcky barrier rectifyng dimana kontak antara tip AFM dengan pole yang bermuatan positif berlaku seperti forward bias sebaliknya tip AFM dengan pole negatif berlaku seperti reverse bias. Pada keadaan forward bias elektron akan mudah mengalir ke metal sebaliknya pada reverse bias elektron akan mengalami kesulitan. Fenomena itu dapat dilukiskan oleh grafik hubungan antara tegangan dan arus pada dioda, sedangkan mekanisme tranport-nya dapat diilustrasikan secara mudah dengan melihat diagram energi antara metal dan semikonduktor. Sebagai ilustrasi dari fenomena dihasilkannya arus listrik pada ZnO nanowire dapat di lihat pada gambar 2 dan 3.



Gambar 2. Nanowire dari ZnO yang mengkonversi energy mekanik menjadi listrik.




Gambar 3. Para peneliti menggunakan tip atomic force microscope (AFM) yang berbentuk
segitiga untuk mengaplikasikan gaya ke nanowire dan tegangan dapat diukur.

Prof Zhong Lin Wang menjelaskan pula bahwa, meskipun secara individual nanowire menghasilkan sebuah daya yang kecil, dengan banyaknya nanowire secara simultan akan menghasilkan jumlah daya yang besar. Beliau juga menjelaskan bahwa energi dari nanowire yang dikembangkan di laboratoriumnya disinyalir memiliki cukup energi untuk menjalankan implant medis berukuran kecil. Contoh dari implant tersebut adalah implant dari sensor gula darah di bawah permukaan kulit.
Sungguh luar biasa perkembangan nanoteknoloi saat ini, tidak terbayangkan bila hal itu terwujud maka dalam kurun waktu 5 tahun lagi dimungkinkan kita dapat mengcharge ipod melalui sepatu kita yang sudah difasilitasi dengan sumber listrik dari ZnO nanogenerator.

Sumber gambar :
http://www.sciencemag.org/cgi/search?src=hw&site_area=sci&fulltext=nanogenerator