Pengelompokan Fisika Material

Dalam ilmu fisika,terdapat  beberapa pembagian (pengelompokan) untuk memudahkan mahasiswa dalam pembelajarannya, antara lain adalah fisika material. Fisika material merupakan ilmu yang mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta.

       Fisika materi dalam penggunaan fisika untuk menggambarkan bahan dalam berbagai cara seperti gaya, cahaya panas, dan mekanik. Ini adalah sintesis dari ilmu fisika seperti kimia , mekanika padat dan fisika keadaan padat .

Sifat –Sifat  Material dapat dibagi menjadi beberapa bagian, antara lain :

v  Sifat Mekanik  : Elastisitas, Strength

v  Sifat  Elektrik  : Konduktivitas, Resistivitas

v  Sifat Magnetik : Paramagnetik, Diamagnetik, Ferromagnetik

v  Sifat dielektrik  : Polarisasibilitas, Kapasitansi, Ferroelektrik, Piezoelektrik, Pyroelektrik

v  Sifat Optik : Indeks refraksi, refleksi, absorfsi, transmitansi

v  Sifat termal : Ekspansi termal, konduktivitas termal

Material dikelompokkan menjadi tiga klasifikasi dasar :

v  Logam atau metal,

v  Keramik, dan

v  Polimer.

            Pengelompokan ini didasarkan pada susunan kimiawi dan struktur atom, dan material yang paling jatuh ke salah satu pengelompokan yang berbeda atau yang lain, klasifikasi bahan cangih yang digunakan dalam aplikasi teknologi tinggi seperti semikonduktor, biomaterial, dan nanomaterial.

Nanomaterial

            Dengan perhatian media yang signifikan difokuskan pada nanosainsdan nanoteknologi dalam beberapa tahun terakhir, ilmu material telah didorong ke garis depan di banyak universitas. Ini juga merupakan bagian penting dari Ilmu material yang berhubungan dengan sifat dasar dan karakteristik bahan.

            Nanoteknologi merupakan teknologi yang dibangun dengan orde 10 pangkat -9 meter alias 0.0000000010 m atau 10^-9 m. Bisa dibayangkan sebuah ukuran yang amat sangat kecil. Bandingkan dengan diamater sebuah atom yang berkisar 0.00000000010 m atau 10^-10 m. Jadi dalam fabrikasi dan karakterisasinya dibutuhkan alat yang resolusinya ber orde nano juga. Untuk fabrikasi material berbasiskan skala nano biasanya digunakan yang namanya molecular beam epitaxy (MBE), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), phase vapor transport (VPT), magnetic sputtering, hydrothermal (menggunakan efek temperatur), deposisi menggunakan LASER, dan sebagainya. Sedangkan untuk karakterisasinya digunakan transmission elektron microscopy (TEM) yang memiliki resolusi tinggi kurang lebih 200 kV, scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), field emission SEM, dan sebagainya. Dengan perkembangannya, teknologi semikonduktor mampu menghasilkan dioda, lalu transistor bahkan yang lebih kompleks lagi yaitu mikroprosesor. Peralatan/Devices tersebut sangat berperan dalam penemuan computer, handphone, dsb.

            Pada tanggal 12 september 1958, jack Kilby menemukan sebuah miaturisasi sircuit elektronik yang lebih dikenal dengan microchip atau integrated circuit (ic) dan dipatenkan pada tanggal 23 juni 1964. Berkat penemuan chip setipis keripik kentang itu berbagai peranti elektronik dapat dibikin lebih mungik dengan kinerja lebih efisien.

Metal atau logam

            Bahan dalam kelompok ini terdiri dari satu atau lebih elemen logam seperti besi, aluminium, tembaga, titanium, emas, dan nikel, dan sering juga unsur-unsur bukan logam misalnya, karbon, nitrogen, dan oksigen dalam jumlah relatif kecil. Atom pada logam dan paduan mereka disusun dalam cara yang sangat teratur dan dibandingkan dengan keramik dan polimer. Dengan berkaitan dengan karakteristik mekanik, bahan ini relatif kaku dan kuat, namun banyak sifat logam diatribusikan secara langsung dengan elektron-elektron ini. Sebagai contoh, logam merupakan konduktor listrik yang sangat baik.

            Para ahli ilmu materi sudah mengetahui bahwa kekuatan logam atau kerapuhan logam ditentukan oleh interaksi dislokasi. Proses interaksi dislokasi ini merupakan sebuah pertukaran tak beraturan dari garis-garis bersilangan yang bergerak, berlipat di dalam kristal-kristal metalik.

Biomaterial

               Biomaterial bekerja di komponen ditanamkan ke dalam tubuh manusia untuk
penggantian bagian tubuh yang sakit atau rusak. Bahan-bahan ini tidak harus menghasilkan
zat beracun dan harus kompatibel dengan jaringan tubuh (yaitu, tidak harus menyebabkan
reaksi biologis yang merugikan). Semua di atas bahan-logam, keramik, poli-
mer, komposit, dan semikonduktor-dapat digunakan sebagai biomaterial. Sebagai contoh,
beberapa biomaterial yang digunakan dalam penggantian pinggul buatan

Keramik

            Keramik adalah senyawa antara unsur-unsur logam dan bukan logam, mereka yang paling sering oksida, nitrida, dan karbida. Sebagai contoh, beberapa keramik yang umum. Berkenaan dengan perilaku mekanik, bahan keramik relativitas kaku dan kuat kekuatan yang sebanding dengan yang dari logam. Selain itu, keramik biasanya sangat keras. Di sisi lain, mereka sangat rapuh (kurangnya daktilitas), dan sangat rentan terhadap keretakan.

Polimer

           Polimer termasuk plastik akrab dan bahan karet. Banyak dari mereka adalah organik
senyawa kimia yang didasarkan pada karbon, hidrogen, dan lainnya non logam
elemen (viz.O, N, dan Si). Selain itu, mereka memiliki struktur molekul yang sangat besar,
sering rantai-seperti di alam yang memiliki tulang punggung atom karbon. Beberapa polimer umum dan akrab polietilena (PE), nilon, poli (vinil klorida)
(PVC), polikarbonat (PC), polystyrene (PS), dan karet silikon. bahan-bahan
biasanya memiliki kepadatan rendah, sedangkan karakteristik mekanik mereka
umumnya berbeda dengan logam dan bahan keramik-mereka tidak kaku
atau sekuat jenis bahan lainnya.

Semikonduktor

           Semikonduktor memiliki sifat listrik yang penengah antara konduktor listrik (paduan logam) dan isolator (ceramics dan polimer. Selanjutnya, karakteristik listrik dari materials sangat sensitif terhadap kehadiran konsentrasi atom, yang konsentrasi dapat dikontrol melalui ruang sangat kecil. Semikonduktor telah memungkinkan munculnya sirkuit terpadu yang
telah benar-benar merevolusi industri elektronik dan komputer.

Material Cerdas

           Material pintar (atau cerdas) adalah kelompok bahan material baru dan negara-of-the-art
sekarang sedang dikembangkan yang akan memiliki pengaruh signifikan pada banyak dari teknologi saat ini. Kata sifat "cerdas" menyiratkan bahwa bahan-bahan yang mampu merasakan perubahan di lingkungan mereka dan kemudian merespon perubahan ini dengan cara yang telah ditentukan.
           sebagian ciri-ciri yang juga ditemukan dalam organisme hidup. Selain itu, konsep kata "pintar" sedang diperluas untuk sistem yang agak canggih yang terdiri dari kedua bahan cerdas dan tradisional Komponen dari bahan pintar (atau sistem) mencakup beberapa jenis sensor dan actuator.

Beberapa penelitian atau percobaan mengenai fisika material, antara lain :

v  Percobaan Difraksi Sinar X,

v  Efek Hall, Efek Hall adalah pemisahan muatan dalam kawat, adanya gaya pada muatan bergerak dalam sebuah konduktor yang berada dalam medan magnet diperagakan dalam Efek Hall. Efek Hall berkaitan dengan suatu cara pengukuran eksperimental sifat listrik yang dilaporkan oleh E.H. Hall pada tahun 1879. Apabila model elektron bebas terkuantisasi dianut, dan efek ini ingin ditelusuri secara teoritik dengan baik, maka perlu dilakukan telaah seperti yang dilakukan Hall. Dalam telaah Efek Hall akan ditempuh pendekatan sederhana, menurut elektron bebas klasik.

v  Hukum Coulumb,

v  Efek Zeeman Kondensator Plat Paralel,

v  Kumparan Induksi,

v  Turbidimeter,

v  Interferometer Michelson,

v  Efek Fotolistrik, pengeluaran elektron dari suatu permukaan (biasanya logam) ketika dikenai, dan menyerap, radiasi elektromagnetik (seperti cahaya tampak dan radiasi ultraungu) yang berada di atas frekuensi ambang tergantung pada jenis permukaan. Istilah lama untuk efek fotolistrik adalah efek Hertz (yang saat ini tidak digunakan lagi). Hertz mengamati dan kemudian menunjukkan bahwa elektroda diterangi dengan sinar ultraviolet menciptakan bunga api listrik lebih mudah.

v  e/m Elektron,

v  Watak Magnetisasi Bahan,

v  Gejala Kelistrikan Termal, Jika suatu penghantar listrik mengalami perubahan suhu, maka nilai resistansinya akan berubah. Perubahan nilai resistansi ini akan membawa pengaruh pada besarnya kuat arus listrik yang melaluinya. Ternyata besarnya perubahan nilai resistansi akibat perubahan suhu dari bahan yang berbeda jenisnya, juga berbeda. Hal ini disebabkan karena masing-masing bahan penghantar memiliki hambatan jenis yang berbeda

v  Geiger Counter.

Daftar Pustaka :

Kompas, 12 september 2011.Microchip Ditemukan. Hal : 37

Selasa, 13 April 2010 08:16 WIB       http://sains.kompas.com/read/2010/04/13/08162563/Wuih..             Logam.Makin.Keras.dan.Lentur

Rusdiana Dadi, Pengantar Fisika Material.Jakarta:Laboratorium Fisika Material Jurusan   Pendidikan Fisika Universitas Pendidikan Indonesia

Iwan Sugihartono : http://excitonindo.wordpress.com/2008/02/23/mengenal-perkembangan-          nanoteknologi-berbasiskan-material-semikonduktor-ii-vi/

http://translate.google.co.id/translate?hl=id&langpair=en|id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Mat   erial_   physics

http://en.wikipedia.org/wiki/Material_physics

http://www.scribd.com/doc/51981946/Fisika-material

http://data.tp.ac.id/dokumen/jurnal+fisika+material

http://id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotolistrik

http://tp3l.files.wordpress.com/2011/03/e-c-praktikum-gejala-kelistrikan-termal.doc

http://en.wikipedia.org/wiki/Material_physics