Pada akhir 2018, UGM mengumumkan nama-nama insan berprestasinya. Pada kategori publikasi terdapat nama Dr.Ing. Teguh Ariyanto, S.T., M.Eng., penulis pertama dari artikel terbaik bidang engineering UGM yang berjudul “Controlled Synthesis of Core-Shell Carbide-Derived Carbons Through in Situ Generated Chlorine”. Dr. Teguh merupakan dosen di Teknik Kimia FT UGM, sementara penulis lainnya berafiliasi ke institusi di Jerman. Dr. Teguh memiliki 15 dokumen terindeks Scopus yang dikutip 69 kali, dan h-indeks 6. Riset dan profil lengkapnya bisa dilihat di profil Scopus, Google Scholar, laman Sinta Dikti, atau Acadstaff UGM.
Artikel di atas terbit di Jurnal Carbon, yang diterbitkan Elsevier, Volume 115, May 2017, Pages 422-429. Akses ke artikel dapat dilakukan melalui http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2017.01.032. Jurnal Carbon merupakan jurnal kategori Q1 (peringkat 24 dari 449 jurnal bidang Chemistry) di Scimago, dengan SJR 2.226 (2017).
Sampai tanggal 11 Maret 2019, dalam database Scopus, artikel ini telah dikutip di 8 dokumen dengan rincian: 2017: 3, 2018: 4, dan 2019: 1. Salah satu yang mengutip yaitu Stefan Wuttke, ilmuwan University of Lincoln yang memiliki h-indeks 27 di Scopus. Stefan Wuttke mencantumkan sebagai referensi pada artikel “Bringing Porous Organic and Carbon-Based Materials toward Thin-Film Applications” terbit di jurnal Advanced Functional Materials (kategori Q1). Sementara itu, di Google Scholar telah dikutip di 10 dokumen.
***
Berikut deskripsi singkat tentang riset dan publikasi terbaik bidang engineering UGM tahun 2018 tersebut.
Latar belakang:
Karbon merupakan material yang spesial dengan berbagai variasi bentuk dan mikrostruktur. Alotropi material ini dapat ditemukan dalam bentuk 0D (misal: carbon onion), 1D (misal: nanotube), 2D (misal: fullerene dan graphene) dan 3D (karbon berpori). Masing-masing jenis memiliki keunggulan yang membuat material karbon sebagai material berdayaguna untuk berbagai macam aplikasi seperti adsorpsi, sensor, penyimpan energi, biomaterial dan katalisis. Karena banyaknya alotropi dari karbon dan area penggunaan yang luas dalam kehidupan, carbon telah menjadi nama salah satu jurnal ilmiah –Carbon, yang dipublikasikan oleh Elsevier (Q1, IF 7.1). Salah satu bentuk karbon yang mendapat perhatian dari para peneliti adalah karbon berpori. Karbon ini memiliki struktur pori berukuran nano sehingga memiliki properti berupa luas permukaan internal tinggi (hingga 4000 m2 g-1) dan volum pori yang tinggi pula. Performa aplikasi dari karbon berpori dipengaruhi oleh struktur pori dan karakter grafit. Untuk mendapat performa yang optimal, struktur ini perlu disusun sedemikian rupa dalam skala ukuran berbeda (disebut: struktur hierarki). Misalnya mikropori yang sangat penting untuk kapasitas penjerapan molekul dikombinasikan dengan makropori yang penting untuk cepatnya mobilitas molekul. Metode pengaturan struktur pori dari karbon, saat ini, masih sangat terbatas.
Carbide-derived carbon (CDC) merupakan karbon berpori jenis baru yang muncul dalam beberapa dekade yang lalu. CDC mendapat perhatian yang cukup tinggi dari ilmuan (ilmu material) yang dibuktikan dengan meningkatnya publikasi ilmiah dalam 20 tahun ini. Material ini dibuat dengan cara ekstraksi metal dari metal karbida dan menghasilkan produk padat murni yaitu karbon berpori. Keunggulan CDC dibanding material karbon yang lain yaitu ukuran pori dan struktur karbon yang dapat dikontrol melalui suhu reaksi (suhu >1000 °C menghasikan mesopori dan karbon grafit dan di bawah suhu ekstraksi ini menghasilkan material karbon dengan karakter mikropori dan karbon amorph). Memanfaatkan sifat unik dari CDC ini, karbon dengan struktur hierarki dapat dibuat yaitu shell mesopori/grafit@core mikropori/amorph (berikutnya disebut dengan core-shell carbon, lihat Gambar). Material ini telah terbukti memiliki keunggulan performa untuk aplikasi yang memerlukan optimasi kecepatan transfer massa dan kapasitas adsorpsi seperti superkapasitor. Metode pembuatan material yang saat ini digunakan adalah menggunakan dua tahap ekstraksi menggunakan gas klorin. Akan tetapi, sintesis dari material baru ini masih memiliki kekurangan seperti sulitnya mengontrol kehomogenan tebal shell karbon dari setiap partikel karbida dalam satu batch pembuatan.
Hal inilah yang mendorong pengembangkan metode baru untuk sintesis CDC dengan struktur hiearki yaitu core-shell carbon. Kontrol ketebalan shell karbon menjadi hal yang ditekankan dan dilakukan dengan metode ektraksi yaitu penggunaan prekursor klorin dalam bentuk padat. Partikel karbida dan sumber klorin padat dicampur dan pada suhu sekitar 600 °C klorin akan terlepas dan mengikis metal dari struktur karbida. Lokasi klorin yang tersebar di seluruh bagian partikel-partikel karbida dapat membuat sintesis shell karbon lebih homogen dalam satu batch. (Ulasan artikel: Dr. Teguh Arianto/penambahan data lain dari Scopus oleh Purwoko)
***
keterangan gambar: core/shell carbon dimana pori kecil di bagian inti dan pore lebih besar di bagian shell yang cocok untuk sistem penyimpanan energi (Ariyanto et al., 2015. Copyright, Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2015.07.007).