Yogyakarta – Humas BRIN. Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) melalui Politeknik Teknologi Nuklir Indonesia (Poltek Nuklir) mengembangkan penelitian pemanfaatan radiasi untuk mendukung inovasi material elektronik. Penelitian ini membuka peluang pengembangan sensor radiasi, perangkat pengukur dosis radiasi (dosimeter), serta komponen elektronik yang mampu memberikan respon terhadap paparan radiasi.
Dosen Poltek Nuklir, Dhita Ariyanti menjelaskan bahwa penelitian menunjukkan potensi teknologi nuklir dalam merekayasa sifat material, khususnya untuk menghasilkan respons listrik yang dapat dimanfaatkan dalam pengembangan perangkat elektronik. Melalui pemanfaatan sinar gamma dan sinar-X, tim mengkaji perubahan sifat silikon dioksida (SiO₂) sebagai dasar pengembangan material dengan karakteristik kelistrikan yang dapat disesuaikan untuk kebutuhan teknologi masa depan.
Penelitian ini berfokus pada silikon dioksida, material yang banyak digunakan sebagai bahan isolator dalam perangkat elektronik. Meskipun dikenal memiliki kemampuan menghambat aliran arus listrik, sifat material tersebut dapat mengalami perubahan ketika terpapar radiasi pengion.
“Silikon dioksida merupakan material yang banyak digunakan sebagai bahan isolator dalam perangkat elektronik. Melalui penelitian ini, kami mengkaji bagaimana radiasi pengion dapat mengubah keteraturan struktur atom dan membentuk cacat pada material. Perubahan tersebut memengaruhi kemampuan material dalam menghantarkan arus listrik,” ungkapnya pada Selasa (3/11).
Menurutnya, kemampuan suatu material dalam merespons paparan radiasi menjadi aspek penting dalam pengembangan teknologi sensor. “Dengan memahami perubahan struktur dan sifat kelistrikan material setelah terkena radiasi, peneliti dapat memperoleh informasi untuk merancang material yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi tertentu,” jelasnya.
Terkait hal tersebut, tim peneliti menggunakan silikon dioksida dengan tingkat kemurnian 99,90%. Material kemudian dipaparkan pada sinar-X dengan energi foton 140–200 keV dan sinar gamma dengan dosis serap 5–20 kGy. Pengujian dilakukan untuk mengetahui hubungan antara tingkat paparan radiasi, perubahan struktur material, dan respons kelistrikan yang dihasilkan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa paparan radiasi dapat mengubah susunan ikatan kimia dan mengurangi keteraturan struktur kristal silikon dioksida. Perubahan tersebut ditunjukkan melalui analisis difraksi sinar-X yang memperlihatkan pergeseran karakteristik material dari struktur kristal yang lebih teratur menuju struktur yang semakin tidak teratur atau bersifat amorf.
Perubahan struktur tersebut juga memengaruhi sifat kelistrikan material. Pada sampel yang menerima paparan sinar gamma dengan dosis 20 kGy, peneliti menemukan arus bocor sekitar 23–27 nA. Nilai ini lebih tinggi dibandingkan dengan sampel yang menerima dosis radiasi lebih rendah.
“Dalam konteks pengembangan teknologi, perubahan tersebut memberikan peluang bagi peneliti untuk mempelajari material yang mampu menunjukkan respons listrik terhadap paparan radiasi. Karakteristik ini berpotensi dikembangkan lebih lanjut untuk mendukung sensor radiasi, perangkat dosimetri, serta sistem elektronik yang memerlukan respons terhadap lingkungan radiasi,” terang Dhita.
Ia menjelaskan bahwa perubahan sifat material akibat iradiasi perlu dipahami secara menyeluruh agar pemanfaatan teknologi nuklir dapat diarahkan pada aplikasi yang tepat. Pengaturan karakteristik material melalui paparan radiasi dapat menjadi dasar pengembangan teknologi berbasis material oksida dengan sifat kelistrikan yang dirancang sesuai kebutuhan.
Tim juga mengidentifikasi perbedaan pengaruh kedua jenis radiasi. Sinar-X cenderung menghasilkan perubahan yang lebih terlokalisasi di dekat permukaan, sedangkan sinar gamma memiliki daya tembus lebih besar sehingga dapat memicu perubahan struktur yang lebih merata pada material. Namun, peneliti perlu melakukan kalibrasi dosis sinar-X untuk memperkuat perbandingan kuantitatif antara kedua sumber radiasi.
“Pemahaman mengenai perubahan sifat material akibat radiasi sangat penting agar hasil penelitian dapat diarahkan pada pemanfaatan yang tepat. Pengaturan struktur dan karakteristik kelistrikan melalui paparan radiasi diharapkan menjadi salah satu pendekatan dalam pengembangan material oksida untuk kebutuhan teknologi elektronik,” jelas Dhita.
Peneliti merekomendasikan pengujian lebih lanjut untuk mengidentifikasi cacat material secara langsung, melakukan kalibrasi dosis sinar-X, serta mengukur karakteristik arus dan tegangan dalam berbagai kondisi. Pengujian ini diperlukan untuk memperjelas hubungan antara paparan radiasi, perubahan struktur, dan respons kelistrikan silikon dioksida sebelum diarahkan pada pengembangan perangkat yang lebih aplikatif.
Hasil penelitian ini telah dipublikasikan dalam jurnal internasional Radiation Physics and Chemistry dengan judul “Dose Dependent Amorphization and Trap Assisted Conduction in Gamma and X-ray Irradiated SiO₂: Structural and Electrical Evidence for Defect Engineering.” Penelitian ini ditulis oleh Renaldy Bernardo Saragih, Sherina Massayu Putri, Nikita Salshabila, Dhita Ariyanti, Zainal Arief, Rana Muhammad Zulqarnain (Turki), Mursaleen Shahid (Pakistan), dan Mirjalol Ismoilov (Uzbekistan). (tek, mhh/ed:jml)
Sumber: https://brin.go.id/news/131316/manfaatkan-teknologi-radiasi-brin-kaji-perubahan-sifat-silika-untuk-material-elektronika
