Lapisan Serium Oksida boleh Melindungi Peranti Elektronik Angkasalepas dan Sel Hidup daripada Sinar UV

Dr. Aniszawati Azis

Terdapat banyak sinaran radiasi yang melimpah dari angkasa – berasal daripada matahari dan lain-lain objek astronomi – sehingga walaupun berada di bumi dan di bawah lindungan atmosfera, sinaran UV masih terlalu kuat dan berupaya memusnahkan DNA dalam sel badan kita.

Di angkasa, kesan kemusnahan akibat sinaran amat ketara. Hakikatnya, sinaran ialah tenaga yang mampu merubah sifat bahan dan mengakibatkan kerosakan. Jadi, tidak hairanlah sekiranya sinaran menyebabkan banyak masalah pada kapal angkasa, bermula daripada kemerosotan prestasi secara berperingkat sehinggalah kepada kegagalan alat-alat peranti elektronik.

Perlindungan daripada keamatan sinaran yang begitu tinggi merupakan cabaran yang sangat besar dan menjadikan ikhtiar manusia seperti yang digambarkan dalam filem The Martian seolah-olah suatu kenyataan. Cabaran yang sama perlu dihadapi apabila melibatkan peralatan luaran yang sensitif termasuk peralatan elektronik yang dipasang pada kapal angkasa tanpa manusia.

Perkara ini menjadi sebab mengapa penyelidik di Zhejiang University dan South China University of Technology di China begitu teruja apabila mereka berjaya mencipta bahan komposit baharu berasaskan kaca yang mampu menyerap sinaran UV dengan baik.

Bahan lut sinar yang diperbuat daripada serium (IV) oksida itu mampu menghalang sinaran UV dan tegar terhadap kesannya untuk jangka masa panjang. Malah melangkaui kesesuaiannya dalam melindungi peralatan elektronik di angkasa, bahan ini juga boleh digunakan untuk melindungi sel hidup daripada sinaran UV di bumi.

[Baca – Aplikasi Grafin: Membran Penapis Sisa Nuklear]

Menurut laporan media yang dipetik daripada The Optical Society, yang kini diterbitkan dalam Optical Materials Express, seramik-kaca lut sinar itu mampu menghalang pemisahan elektron dan lohong yang biasanya terjadi dalam bahan apabila disinari cahaya, justeru memperlahankan kemusnahan bahan secara keseluruhan.

Para saintis tersebut menghasilkan bahan ini menggunakan kaedah sol-gel iaitu kaedah yang sama digunakan untuk menghasilkan penyerap UV lain daripada logam oksida termasuk yang mengandungi zink dan titanium oksida.

Untuk menghasilkan kaca, para saintis bermula dengan menghasilkan sol (larutan) yang kemudiannya dibiarkan kering secara perlahan – beberapa minggu – untuk mengubahnya menjadi gel. Kemudian gel dikeringkan lagi sehingga tiada lembapan lantas menjadi kaca. Akhir sekali, kaca yang terhasil diberikan rawatan haba.

Para penyelidik menyatakan bahawa kunci kepada keupayaan bahan ini menghalang sinaran terletak pada had penghabluran nano yang berlaku melalui kaedah ini.

“Had-diri (self limited) dalam proses penghabluran nano bagi kaca ini boleh dicapai dengan mengambil kira sekitaran tegar dalam matriks keadaan pepejal, berbanding keadaan konvensional cecair dan wap, untuk modulasi kinetik pergerakan ion,” kata penulis Shifeng Zhou dalam laporan OSA. “Pertimbangan ini membolehkan kami mencipta seramik-kaca dengan struktur nano CeO₂:florin terbenam di dalamnya.”

Menurutnya lagi, “Matriks kaca yang likat menyediakan kekangan yang wajar untuk resapan ion oksida dan florida. Dengan itu, trifloroserium (CeF₃) dalam matriks tersebut akan berubah secara berperingkat oleh ion oksida sehingga menghasilkan CeO₂ dengan dop florida. Proses ini berlaku dalam aturan yang terkawal.”

[Baca: Google Failkan Jam Tangan Ujian Darah Tanpa Jarum Suntikan]

Paling penting, penyelidik menegaskan bahawa mereka menemui kaedah pemfungsian kaca melalui kejuruteraan struktur mikro, dan penyempurnaan ini bakal melahirkan bahan baharu untuk pelbagai aplikasi lain.

“Kaca yang kami peroleh menunjukkan kualiti optik yang cemerlang dan mudah dihasilkan sama ada dalam bentuk filem mahupun dalam bentuk pukal,” kata Zhou pada sidang media. “Bahan ini melindungi pewarna organik dan sel hidup daripada kemusnahan akibat sinaran UV.”

Dalam laporan, penulis memaklumkan bahawa selain menjadi pelindung kepada biologi dan peranti elektronik di angkasa, bahan kaca ini juga mampu memelihara barangan tinggalan sejarah.

“Kami akan terus mengkaji cara untuk menghasilkan filem seumpama ini pada skala besar memandangkan kepentingannya dalam aplikasi sebenar,” Zhou memberitahu lagi. “Kumpulan kami akan terus mengkaji pemfungsian kaca berpandukan kejuruteraan struktur mikro kerana kami percaya bahawa kajian asas ini akan menjadi penting dalam industri kaca.”

Kertas kerja yang diterbitkan dalam Optical Material Express bertajuk “Glass composite as robust UV absorber for biological protection”.

SUMBER: ceramic.org