Para peneliti di Universitas Washington di St. Louis sedang mencari solusi yang mungkin. Sebuah tim yang dipimpin oleh Gang Wu, profesor teknik energi, lingkungan dan kimia di McKelvey School of Engineering, telah mengembangkan katalis baru yang dirancang untuk elektroliser air membran penukar anion (AEMWE). Teknologi ini menggunakan listrik dari sumber terbarukan untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen, sehingga menghasilkan hidrogen bersih.

Katalis hidrogen bebas platinum baru

Kelompok Wu berfokus pada penggantian bahan mahal berbasis platinum yang biasa digunakan dalam sistem produksi hidrogen. Pendekatan mereka menggunakan listrik terbarukan yang dihasilkan oleh sinar matahari, angin atau air untuk menggerakkan pemisahan hidrogen dari molekul air.

“Beralih dari air ke hidrogen adalah cara yang sangat diinginkan untuk menyimpan energi untuk berbagai aplikasi,” kata Wu. “Hidrogen sendiri dapat digunakan sebagai pembawa energi dan berguna untuk berbagai industri kimia dan manufaktur.”

Untuk membangun katalis, para peneliti menggabungkan renium fosfida (Re₂P) dan molibdenum fosfida (MoP). Bersama-sama, kedua bahan tersebut menciptakan komposit yang sangat efisien yang meningkatkan proses ekstraksi hidrogen. Komponen renium membantu hidrogen menempel dan melepaskan dari permukaan katalis, sementara molibdenum mempercepat pemisahan air dalam elektrolit basa.

Kinerja berkelanjutan untuk energi bersih

Tim menggabungkan katalis baru dengan anoda besi-nikel dan menemukan bahwa sistem tersebut bekerja lebih baik daripada katoda canggih, termasuk yang terbuat dari bahan PGM. Menurut Wu, katalis tersebut juga beroperasi selama lebih dari 1.000 jam pada kepadatan arus industri 1 dan 2 amp per sentimeter persegi. Hal ini menjadikannya salah satu katoda bebas platinum paling tahan lama yang dikembangkan sejauh ini untuk elektroliser air membran penukar anion.

“Hasil yang kami peroleh memungkinkan kami untuk merasionalisasi peran penting rekayasa jaringan ikatan hidrogen pada antarmuka katalis/elektrolit dalam merancang AEMWE yang berefisiensi tinggi dan berbiaya rendah,” kata Wu. “Katalis kami menunjukkan resistensi terendah di seluruh rentang potensial yang diteliti, menunjukkan kinetika adsorpsi hidrogen tercepat di antara katalis yang diteliti. Metrik kinerja dan daya tahan baru ini menjadikan katalis kami salah satu rakitan elektroda ke membran paling menjanjikan untuk elektroliser air membran penukar anion.”

Potensi produksi hidrogen skala besar

Meskipun percobaan dilakukan pada skala laboratorium, para peneliti berencana untuk terus mempelajari apakah teknologi tersebut dapat diperluas untuk keperluan industri.

Pekerjaan ini didukung secara finansial oleh dana awal G. Wu dari Universitas Washington di St. Louis.

Halo, para pembaca Middle East Eye,

Ketegangan di Asia Barat kembali meningkat setelah serangan pesawat tak berawak di Arab Saudi dan Uni Emirat Arab menambah tekanan baru pada situasi yang sudah rapuh di Teluk. Donald Trump telah memperingatkan Teheran bahwa “waktunya hampir habis” untuk mencapai kesepakatan damai, ketika para pejabat Israel bersiap menghadapi kemungkinan serangan lebih lanjut terhadap Iran.

Pada saat yang sama, kekerasan terus berlanjut di Lebanon dan Gaza seiring dengan meningkatnya kekhawatiran mengenai keamanan maritim, konvoi kemanusiaan, dan risiko eskalasi yang lebih luas.

Ini dia perkembangan utama yang terjadi dalam beberapa jam terakhir:

• Trump memperingatkan Iran bahwa ‘waktunya hampir habis’ untuk mencapai kesepakatan damai dengan Washington

• Media Israel melaporkan bahwa tentara sedang mempersiapkan kemungkinan serangan terhadap Iran

• Arab Saudi mengatakan mereka mencegat tiga drone yang datang dari Irak

• UEA melaporkan serangan pesawat tak berawak di dekat pembangkit listrik tenaga nuklir Barakah memicu kebakaran

• Mantan komandan IRGC menyebut blokade laut AS sebagai ‘tindakan perang’

• Serangan Israel di Lebanon timur membunuh pemimpin Jihad Islam Palestina dan putrinya

• Israel dilaporkan bersiap untuk mencegat armada bantuan yang menuju Gaza

• Pekerja amal tewas dalam serangan Israel di dapur komunitas di Gaza

• Iran membahas ketegangan Selat Hormuz dengan pejabat Prancis dan Korea Selatan

• CNN melaporkan Iran berencana memperketat kontrol atas rute kabel internet utama

Presiden Lee Jae Myung mengatakan pada hari Senin bahwa solidaritas yang ditunjukkan selama gerakan pro-demokrasi tahun 1980 di kota selatan Gwangju telah dihidupkan kembali oleh upaya publik untuk menggagalkan upaya darurat militer pada tahun 2024 dan menjaga demokrasi.

Lee menyampaikan pernyataan tersebut pada sebuah upacara di Gwangju untuk memperingati gerakan demokratisasi 18 Mei, di mana warga sipil menentang junta militer yang dipimpin oleh Jenderal Chun Doo-hwan, yang mengirimkan pasukan untuk menekan gerakan tersebut. Chun kemudian menjadi presiden.

“Republik Korea yang lebih besar mengakhiri darurat militer dengan tangan kosong pada tahun 2024, seperti yang dilakukan warga Gwangju pada Mei 1980,” kata Lee pada upacara di kota sekitar 270 kilometer barat daya Seoul.

“Dunia harmonis yang tumbuh ketika seluruh Gwangju bergabung… akan terlahir kembali sebagai ‘revolusi cahaya’ pada tahun 2024 untuk menjaga demokrasi,” kata presiden, mengacu pada upaya darurat militer yang digagalkan oleh mantan Presiden terguling Yoon Suk Yeol.

Pada tanggal 3 Desember 2024, Yoon mengumumkan darurat militer untuk mengusir apa yang disebutnya “pasukan anti-negara” dan mengerahkan tentara bersenjata ke Majelis Nasional. Namun Parlemen menolaknya beberapa jam kemudian karena sejumlah besar warga bergegas ke tempat berkumpul untuk memblokir pasukan.

Lee berjanji akan melakukan segala upaya untuk memasukkan semangat gerakan demokratisasi 18 Mei ke dalam pembukaan Konstitusi.

Awal bulan ini, Partai Demokrat yang berkuasa gagal mengajukan rancangan undang-undang amandemen konstitusi ke Parlemen yang bertujuan memperkuat aturan untuk mengumumkan darurat militer dan memasukkan semangat gerakan pro-demokrasi tahun 1980 ke dalam Konstitusi.

“Agar semangat May dapat mengakar lebih dalam di masyarakat kita, ideologi demokratisasi Gerakan 18 Mei harus diabadikan dalam Konstitusi Korea,” kata Lee.

Presiden juga menyerukan kerja sama bipartisan untuk mencapai tujuan ini, dan menyebut perubahan konstitusi tersebut sebagai janji kepada publik.

Lee berjanji untuk mengubah bekas lokasi pemerintahan provinsi Jeolla Selatan, yang menjadi markas pasukan sipil selama gerakan tahun 1980an, menjadi tujuan wisata terkenal untuk memperingati jalan Korea menuju demokratisasi.

Presiden mengatakan bahwa “Negara akan memikul tanggung jawabnya sampai akhir, sehingga tidak ada satu pun dari mereka yang membela demokrasi dan negara dengan tekad yang teguh yang akan tertinggal.”

Ia menggambarkan “semangat 18 Mei” sebagai keberanian untuk menentang ketidakadilan dan solidaritas untuk mengatasi krisis bersama-sama, dan berjanji bahwa pemerintahannya akan membangun sebuah negara di mana rakyatnya akan menjadi pemilik sebenarnya dari negara tersebut.

Upacara pada hari Senin, yang diadakan di lapangan di depan bekas gedung pemerintahan provinsi Jeolla Selatan, dihadiri oleh sekitar 3.000 pejabat pemerintah, politisi, warga negara, peserta gerakan tahun 1980 dan anggota keluarga mereka yang terbunuh.

Ditemani istrinya, Kim Hea Kyung, Lee menghadiri upacara tahunan tersebut untuk pertama kalinya sebagai presiden sejak menjabat pada Juni tahun lalu.

Kemajuan ini bergantung pada “antena molekuler” kecil yang menyalurkan energi listrik menuju isolasi nanopartikel. Dengan menggunakan metode ini, para peneliti di Laboratorium Cavendish di Universitas Cambridge telah menciptakan LED pertama yang dibuat dari bahan yang sebelumnya “tidak berdaya” ini.

Temuan mereka dipublikasikan di Alam.

Antena molekuler memberi daya pada nanopartikel isolasi

Penelitian ini berfokus pada nanopartikel yang didoping lantanida (LnNPs), bahan yang diketahui menghasilkan cahaya yang sangat stabil dan sangat murni. Mereka sangat berharga karena memancarkan cahaya di wilayah inframerah dekat kedua, yang dapat menembus jauh ke dalam jaringan biologis. Hal ini membuat mereka menarik untuk teknologi pencitraan dan penginderaan medis.

Meskipun mempunyai keunggulan optik, nanopartikel ini mempunyai kelemahan besar. Merupakan isolator listrik, artinya tidak dapat mengalirkan arus listrik dengan mudah. Keterbatasan ini menghalangi para ilmuwan untuk menggunakannya pada perangkat elektronik seperti LED.

Peneliti Cambridge telah menemukan jalan keluar dari kendala ini, suatu hal yang sebelumnya dianggap mustahil dalam kondisi normal. Dengan menempelkan molekul organik pilihan khusus ke nanopartikel, tim menciptakan sistem yang mampu mentransfer energi listrik ke bahan isolasi.

“Nanopartikel ini adalah pemancar cahaya yang luar biasa, tapi kita tidak bisa memberi energi pada mereka dengan listrik. Ini adalah hambatan besar yang menghalangi penggunaannya dalam teknologi sehari-hari,” kata Profesor Akshay Rao, yang memimpin penelitian di Lab Cavendish. “Kami pada dasarnya telah menemukan pintu belakang untuk memberi daya pada mereka. Molekul organik bertindak seperti antena, menangkap pembawa muatan dan kemudian ‘membisikkannya’ ke nanopartikel melalui proses transfer energi rangkap tiga yang khusus dan sangat efisien.”

LED hibrida organik mencapai lebih dari 98% transfer energi

Untuk membuat teknologi ini berhasil, para ilmuwan membuat bahan hibrida yang menggabungkan molekul organik dengan nanopartikel anorganik. Mereka menempelkan pewarna organik yang disebut asam 9-antrasenakarboksilat (9-ACA) ke permukaan LnNP.

Di dalam LED yang baru dirancang, muatan listrik diarahkan ke molekul 9-ACA, bukan ke nanopartikel itu sendiri. Molekul-molekul ini bertindak sebagai antena molekuler yang menyerap energi yang masuk dan memasuki “keadaan triplet” yang tereksitasi.

Dalam banyak sistem optik, keadaan triplet dianggap “gelap” karena energinya sering kali hilang. Namun, dalam desain baru ini, energi triplet ditransfer ke ion lantanida di dalam nanopartikel dengan efisiensi lebih dari 98%. Proses ini menyebabkan nanopartikel isolasi memancarkan cahaya terang dan sangat murni.

LED inframerah-dekat ultra-murni dengan konsumsi daya rendah

Perangkat yang dihasilkan, disebut “LnLED”, beroperasi pada tegangan yang relatif rendah sekitar 5 volt. Mereka juga menghasilkan elektroluminesensi dengan lebar spektral yang sangat sempit, sehingga menghasilkan keluaran cahaya yang jauh lebih murni dibandingkan teknologi pesaing seperti titik kuantum (QDs).

“Kemurnian cahaya pada jendela inframerah dekat kedua yang dipancarkan oleh LnLED kami merupakan keuntungan besar,” kata Dr. Zhongzheng Yu, penulis utama studi ini dan rekan peneliti pascadoktoral di Lab Cavendish. “Untuk aplikasi seperti penginderaan biomedis atau komunikasi optik, Anda menginginkan panjang gelombang spesifik yang sangat tepat. Perangkat kami mencapai hal ini dengan mudah, yang sangat sulit dicapai dengan bahan lain.”

Potensi pencitraan medis dan komunikasi optik

Teknologi ini dapat menghasilkan berbagai aplikasi di masa depan. Karena LED memancarkan cahaya inframerah dekat yang sangat murni, LED memungkinkan terciptanya perangkat medis baru yang dapat melihat jauh ke dalam tubuh.

LnLED kecil yang dapat disuntikkan atau dipakai berpotensi membantu dokter mendeteksi kanker, memantau organ secara real time, atau mengaktifkan obat peka cahaya dengan presisi luar biasa.

Emisi cahaya yang sempit dan stabil juga dapat meningkatkan sistem komunikasi optik dengan mengurangi interferensi dan memungkinkan data dalam jumlah besar mengalir dengan lebih jelas dan efisien. Selain itu, teknologi ini dapat mendukung detektor yang sangat sensitif yang mampu mengidentifikasi bahan kimia atau penanda biologis tertentu.

Perangkat generasi pertama sudah menunjukkan hasil yang baik

Tim peneliti telah mencapai efisiensi kuantum eksternal maksimum lebih dari 0,6% untuk LED NIR-II, sebuah hasil yang mengesankan untuk perangkat generasi pertama. Para ilmuwan juga mengatakan ada jalan yang jelas untuk meningkatkan kinerja lebih jauh lagi.

“Ini baru permulaan. Kami telah menemukan kelas material baru untuk optoelektronik,” tambah Dr. Yunzhou Deng, peneliti pascadoktoral di Laboratorium Cavendish. “Prinsip dasarnya sangat serbaguna sehingga kita sekarang dapat mengeksplorasi kombinasi molekul organik dan bahan nano isolasi yang tak terhitung jumlahnya. Hal ini akan memungkinkan kita untuk membuat perangkat dengan sifat yang dibuat khusus untuk aplikasi yang bahkan belum terpikirkan oleh kita.”

Pekerjaan ini sebagian didukung oleh Hibah Perbatasan Penelitian dan Inovasi Inggris (UKRI) (EP/Y015584/1) dan beasiswa pascadoktoral individu (Skema Beasiswa Marie Skłodowska-Curie).