Menekuni Ilmu Kimia Keadaan Pepejal di Universiti Terindah di Australia

Oleh: Dr. Lee Hooi Ling, Ahli YSN-ASM
Pusat Pengajian Sains Kimia, Universiti Sains Malaysia (USM)

Catatan: Artikel asal telah diterbitkan di Buletin Kimia, Pusat Pengajian Sains Kimia, USM pada 14hb Disember, 2018. Penghargaan kepada Nazmi Lao dari Akademi Sains Malaysia (ASM) atas penterjemahan artikel.

Pelbagai kenangan manis dan pengalaman berguna telah saya perolehi sepanjang tempoh cuti sabatikal selama empat bulan pada 1 Jun hingga 6 Oktober 2018 di Pusat Pengajian Sains Kimia, The University of Sydney (USyd) di Australia sebagai seorang Penyelidik Bersekutu (Research Affiliate). Cuti sabatikal ini telah menjadi kenyataan apabila saya menerima anugerah Endeavour Research Fellowship di bawah tajaan Bahagian Pendidikan dan Latihan Kerajaan Australia.

USyd merupakan salah satu universiti yang tertua di Australia. Universiti ini telah ditubuhkan pada tahun 1850 dan ia juga merupakan salah satu universiti yang terindah di dunia. Pusat Pengajian Sains Kimia merupakan salah satu fakulti yang terawal ditubuhkan di USyd. Selain daripada kursus kesihatan dan perubatan, kursus sains tulen seperti sains kimia, merupakan kursus siswazah yang paling mendapat sambutan. Dua pemenang anugerah Nobel dalam bidang kimia adalah graduan daripada Pusat Pengajian Sains Kimia, USyd iaitu Sir Robert Robinson (1947) dan Sir John Cornforth (1975).

Saya telah diberi peluang untuk menjalani kajian di bawah penyeliaan Profesor Dr. Brendan Kennedy yang merupakan ahli penyelidik terulung dalam bidang kimia keadaan pepejal. Kami terlibat dalam penghasilan nanozarah titanium oksinitrida untuk merawat air kumbahan. Titanium oksinitrida sering digunakan sebagai fotopemangkin. Fotopemangkin akan menghasilkan tindak balas pemangkinan apabila terdedah kepada cahaya. Titanium oksinitrida dipilih dalam kajian ini kerana jurang jalur (band gap) asal sebanyak 3.2 eV yang aktif di bawah cahaya ultralembayung telah dikurangkan kepada jurang jalur yang lebih rendah daripada 3.2 eV yang bakal aktif di bawah cahaya tampak. Disebabkan cahaya matahari mempunyai sebanyak 42-43% cahaya tampak, maka ia dapat dimanipulasikan untuk aplikasi fotopemangkin tersebut. Oleh itu, tenaga yang boleh diperbaharui seperti cahaya matahari dapat digunakan untuk rawatan air kumbahan melalui fotopemangkin tersebut.

Sebagai seorang saintis dalam bidang nanoteknologi, kumpulan penyelidikan saya di Universiti Sains Malaysia (USM) telah berusaha menghasilkan bahan nano secara lestari, terutamanya dengan kaedah hidrotermal. Dengan penglibatan saya di bawah kumpulan kimia keadaan pepejal, saya telah mempelajari kaedah ball-milling yang berbeza dengan kaedah bottoms-up. Kaedah bottom–up merupakan teknik mensintesis zarah daripada atom atau molekul melalui tindak balas kimia dan seterusnya membolehkan zarah prekursor bertambah besar. Kaedah ini lazimnya digunakan untuk menghasilkan bahan nano.

Saya telah melaporkan diri di Usyd pada 1 Jun 2018, yang secara kebetulannya jatuh pada hari pertama musim sejuk. Apa yang dapat saya perhatikan, USyd amat menekankan aspek keselamatan semasa menjalankan kerja di dalam makmal. Setiap pengguna makmal diwajibkan untuk menjalani kursus induksi dan keselamatan sebelum mereka diberikan kunci dan kad capaian, serta kebenaran untuk menjalankan ujikaji di makmal. Syarat yang sama juga dikenakan ke atas pengguna yang ingin mengendalikan peralatan seperti spektrometer ultra lembayung tampak (UV-vis), pembelauan sinar-X, dan sebagainya.

Sepanjang tempoh sabatikal ini, saya telah menggunakan kaedah ball-milling dan hidrotermal dalam penghasilan bahan nano, selain daripada latihan penggunaan pembelauan sinar-X. Saya telah dijemput oleh Profesor Kennedy untuk melawat kemudahan penyelidikan Sinkrotron Australia (Australian Synchrotron) di Clayton, Melbourne, untuk membantu pelajar PhD beliau dalam aspek pembelauan serbuk. Kemudahan di Australian Synchrotron adalah sangat canggih dan teknologi tersebut telah digunakan dalam kajian asas dan gunaan. Walaupun kami terpaksa bekerja lebih masa untuk menyiapkan eksperimen yang dirancang, ia merupakan satu pengalaman baharu untuk saya. Harapan saya adalah semoga dapat kembali ke USyd untuk menyambung ujikaji dengan bahan kajian yang lain pada masa akan datang.

Terdapat beberapa amalan lazim di makmal yang telah dapat saya perhatikan sepanjang tempoh saya berada di USyd. Misalnya, peralatan keselamatan peribadi (PPE) seperti kot makmal, pelindung mata dan sarung tangan adalah perlu dipakai semasa berada di dalam makmal. Namun begitu, kot makmal dan sarung tangan perlu ditanggalkan sebaik sahaja penyelidik menjejak keluar dari makmal untuk mengelakkan pencemaran kimia. Kelibat penyelidik dengan pelindung mata di sepanjang koridor merupakan suatu pemandangan yang lumrah di sini. Tambahan pula, setiap penyelidik juga perlu mendapat pengesahan Hazard Identification, Risk Assessment and Control (HIRAC) sebelum memulakan sebarang kerja makmal. Setiap ahli makmal perlu mengisi dengan lengkap halaman pengesahan HIRAC di dalam buku log. Tambahan pula, kad penanda tindak balas (reaction card) perlu dipaparkan setiap kali eksperimen sedang dijalankan. Amalan kerja seperti ini akan menyatakan jenis eksperimen yang dijalankan serta risiko yang akan dihadapi agar ahli makmal lain boleh mengambil tindakan yang sewajarnya sekiranya berlaku sebarang kecemasan. Saya berpendapat bahawa tatacara ini adalah sangat berkesan dan berharap agar ianya boleh dijalankan di semua makmal penyelidikan di Malaysia.

Melalui kajian yang telah dijalankan, saya telah berjaya mengurangkan tenaga jurang jalur untuk titanium dioksida dengan menggunakan kaedah ball-milling. Keputusan awal untuk kajian fotopemangkinan menunjukkan bahawa bahan tersebut boleh digunakan dalam lingkungan cahaya tampak. Namun begitu, terdapat banyak lagi kajian yang perlu dijalankan untuk memahami mekanisma dan ciri-ciri bahan tersebut. Profesor Kennedy dan saya telah berjaya memenuhi objektif seperti yang telah dinyatakan dalam kertas kerja Endeavour Research Fellowship. Sangkutan penyelidikan ini tyurut berjaya membuka peluang kedua kepada kami untuk kerjasama penyelidikan. Oleh itu, tempoh lantikan saya telah dilanjutkan selama setahun dan melalui lantikan sebagai Ahli Bersekutu Kehormat untuk meneruskan kajian dalam projek tersebut.

Tempoh sabatikal saya di USyd telah mengimbas kembali memori saya sewaktu melanjutkan pengajian saya di peringkat kedoktoran (PhD) di Dublin City University, Dublin, Republik Ireland (Disember 2008 – Jun 2012). Sepanjang tempoh tersebut, saya perlu mempelajari banyak perkara dalam masa yang sangat singkat. Saya juga berasa bertuah kerana dapat bekerja dengan kumpulan ahli kimia keadaan pepejal yang dinamik dan aktif. Walaupun menghadapi musim sejuk dan perlu membiasakan diri dengan kehidupan dalam suasana baharu yang mencabar, namun saya berpendapat bahawa pengalaman ini adalah amat berguna untuk kerjaya saya sebagai seorang penyelidik.

Peluang penyelidikan ini memerlukan usaha yang lebih dan hanya dapat diperolehi dengan merujuk kepada nasihat pemegang fellowship yang lepas. Saya berpendapat bahawa setiap penyelidik muda harus menjalankan cuti penyelidikan seperti ini dalam tempoh masa setiap tiga hingga lima tahun. Hal ini adalah penting untuk menimba pengalaman, mempertingkatkan kemahiran serta teknik kajian yang baharu di makmal penyelidikan di luar negara supaya kita akan sentiasa mendapat maklumat terkini. Tambahan pula, tugas hakiki sebagai pensyarah pada masa kini adalah semakin membebankan dengan pelbagai tanggungjawab yang dipikul sehingga kekurangan masa untuk melakukan penyelidikan sendiri. Oleh itu, saya amat menggalakkan dan menyeru penyelidik muda di Malaysia untuk merebut peluang sedemikian.

Tidak lengkap pengalaman saya di Australia sekiranya tidak bergambar bersama kanggaru, walabi dan koala. Oleh itu, saya sudahi perkongsian pengalaman sabatikal saya dengan gambar bersama seekor walabi yang liar tetapi comel di Taman Morisset, New South Wales.