Polimer konduktif

Umumnya polimer dikenal sebagai materi yang bersifat non konduktif. Riset terhadap polimer telah menemukan berbagai polimer yang bersifat konduktif maupun semi konduktif. Polimer konduktif adalah polimer yang dapat menghantarkan arus listrik. Hantaran listrik terjadi karena ada elektron ikatan terdelokalisasi, yang mempunyai struktur pita seperti silicon. Polimer konduktif kebanyakan semikonduktor, karena struktur pita mirip silicon. Tapi ada beberapa polimer yang mempunyai gap pita kosong sehingga bersifat seperti logam.

sejarah

Pada oktober 2000 Alan Fleeger dan Shirakawa memperoleh penghargaan nobel kimia dalam kerjanya dibidang polimer konduktif. Pekerjaan dengan polimer ini dimulai pada polyacetilen. Polimer banyak dipelajari karena struktur, sifat dan mekanismenya yang unik dan atraktif. Penemuan polimer yang dapat menghantarkan arus listrik, dikenal dengan polimer konduktif pada pertengahan tahun 1970-an dan telah melahirkan penelitian yang intensif yang menunjukkan sifat-sifat elektrik pada polimer yang berkisar dari insulating (tidak dapat menghantar), semi konduktif sampai konduktif. Material jenis baru yang bersifat semikonduktif dan konduktif ini dapat disebut gabungan sifat-sifat elektrik dan optic semikonduktor anorganik dengan polimer yang memiliki kelenturan mekanis. Akan tetapi mekanisme pembawa muatan dan transport muatan pada polimer semikonduktif memiliki perbedaan mendasar dengan semikonduktor anorganik.

Polimer semikonduktif dan konduktif adalah polimer terkonjugasi yang menunjukkan perubahan ikatan tunggal dan ganda antara atom-atom karbon pada rantai utama polimer. Ikatan ganda diperoleh dari karbon yang memiliki empat elektron valensi, namun pada molekul terkonjugasi hanya memiliki tiga (kadang-kadang dua) atom lain. Elektron yang tersisa membentuk ikatan π, elektron yang terdelokalisasi pada seluruh molekul. Suatu zat dapat bersifat polimer konduktif jika mempunyai ikatan rangkap yang terkonjugasi. Contoh dari polimer terkonjugasi adalah plastik tradisonal (polyethylen), sedangkan polimer konduktif antara lain : polyacetilen, polpyrol, polytiopen, polyaniline dan lain lain.

Polimer konduktif dapat dibuat dari polyacetilen. Polyacetilen merupakan polimer terkonjugasi sederhana yang mempunyai dua bentuk: yaitu bentuk cis dan trans polyacetilen.

Sedangkan pembuatan polyacetilen dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu

1. cara pemanasan 2. cara dopping.

Polyacetilen trans dibuat pada perbedaan temperatur. Katalis Ti(O-n-C₄H₉)4-(C₂H₅)₃Al.

Temperatur (^oC)  % trans

   150	  100
   100	   92,5
    50	   67,6
    18	   40,7
     0	   21,4
   -18	    4,6
   -78	    1,9

Temperatur menunjukan isomerisasi irreversibel dengan bentuk cis terjadi pada temperatur yang lebih tinggi pada 145 ^oC menghasilkan bentuk trans. Bentuk cis secara termodinamika kurang stabil dibandingkan dengan bentuk trans. Pada temperatur tinggi, secara spontan isomer cis dapat berubah menjadi trans.

Konduktifitas polyacetilen dapat ditingkatkan dengan cara halogenasi. Struktur polyacetilen dapat mengalami resonansi sehingga konduktifitasnya menjadi lebih besar. Adanya resonansi pada poliacetilen menyebabkan dapat menghantarkan arus listrik.

Bila klorin ditambahkan pada film, ternyata tidak menghasilkan spektrum garis, tetapi reaksi adisi klorin menghasilkan spektrum poliacetilen yang jelas. Sekarang dikenal doping-induced pita IR yang disusun dari 3 pita yaitu pada 1397, 1288 dan 888 cm-1, absorbsi kuat jelas dibanding undoped polymer.

Konduktifitas listrik cis dan trans polyacetilen. Trans polyacetilen mempunyai konduktifitas listrik yang lebih tinggi Trans polyacetilen mempunyai dua degenerasi keadaan dasar. Untuk memperbesar hantaran listrik polimer terkonjuasi dapat dilakukan dengan cara dopping. Cis dan trans polyacetilen merupakan semikonduktor dengan konduktifitas relative rendah. Bahan polyacetilen dapat didoping untuk membentuk semikonduktor tipe p atau tipe n. Pada doping tinggi tingkat efektifitas sama dengan bahan logam.

Keuntungan dari polimer konduktif:

• 1. Merupakan gabungan dari sifat logam dan plastik
• 2. Konduktifitas tinggi
• 3. Terang/ tembus cahaya/ transparan
• 4. Prosesnya mudah dan tidak rumit
• 5. Harganya murah
• 6. Sintesisnya bisa dipilih

Aplikasi polimer konduktif dalam kehidupan sehari hari:

• 1. Full colour display
• 2. Ink-jet printing
• 3. Comercial products (Norelco spectra 8894 XL; Philips/CDT)
• 4. Organic Solar Cells

Referensi: 1. Shirakawa. H, (2001), Nobel Lecture: The discovery of polyacetylene film—the dawning of an era of conducting polymers, University of Tsukuba, Japan. 2.Fessenden dan Fessenden, (1991) Kimia Organik, Erlangga, Jakarta