Sifat-Sifat Fisik Padatan Anorganik

Jelas bahwa material yang berdasarkan sifat-sifat fisik padatan anorganik memainkan peran yang sangat menentukan dalam industri dan kehidupan yang sarat teknologi saat ini. Orang mungkin beranggapan bahwa bidang ini merupakan bidang kajian fisika material. Namun, kontribusi kimiawan dalam preparasi material dan analisis struktur telah sangat banyak dibandingkan yang lain.
Sains material adalah aplikasi dari sifat-sifat fisik material, sedemikian sehingga antara teori dan aplikasinya bertemu. Oleh karena itu, dengan melakukan survei aplikasinya dalam bidang seperti ini, garis besar tema riset dan tujuannya dapat dipahami. Material anorganik penting disurvei dengan sudut pandang hubungan antara  preparasi dan isolasi, dan struktur dan sifat fisikanya.
a. Sifat elektrik
Semikonduktor adalah konduktor listrik dengan hambatan dalam rentang sekitar 104 sampai 108 ohms. Suatu semikonduktor khas adalah silikon berkemurnian tinggi yang dihasilkan dalam skala besar dan digunakan secara luas untuk alat pemroses informasi seperti komputer dan alat konversi energi seperti sel surya. VLSI (very large-scale integrated circuits) dicetak pada wafer yang dibuat dari kristal silikon yang hampir tanpa cacat dengan  diameter tidak kurang dari 20 cm, kristal ini dipreparasi dari silikon serbuk dengan metoda Czochralski. Chips memori dengan integrasi yang sangat tinggi dan juga chips komputer berefisiensi tinggi baru-baru ini saja dapat dibuat.
Dalam tabel periodik pendek, silikon adalah unsur golongan IV dan memiliki empat elektron valensi. Walaupun semikonduktor silikon kini hampir merupakan 90% atau lebih semua semikonduktor, senyawa golongan II-VI atau III-V dengan stoikiometri 1:1 yang isoelektronik juga merupakan senyawa semikonduktor dan juga digunakan dalam alat elektronik berkecepatan tinggi maupun alat optik.  Misalnya, ZnS, CdS, GaAs, InP, dsb adalah senyawa semikonduktor khas dan pengembangan teknologi untuk menumbuhkan kristal tunggal material ini sangat pesat.
Light emitting diodes (LED) dan laser semikonduktor adalah aplikasi penting senyawa-senyawa  semikonduktor. Karena semikonduktor lapis tipis dibuat dengan  MBE (molecular beam epitaxy) atau  MOCVD (metallorganic chemical vapor deposition), senyawa organologam khusus, seperti trimetil gallium Ga(CH3)3 dan trimetilarsen As(CH3)3, yang awalnya tidak terlalu banyak aplikasinya, kini banyak digunakan di industri.
b. Kemagnetan
Bahan magnetik dibagi atas material magnetik keras (magnet permanen) dan magnet lunak.  Magnet permanen tak dapat dipisahkan dari mesin yang menggunakan motor dan MRI, yang memerlukan medan magnet besar. Jepang yang memiliki tradisi kuat dalam pengembangan magnet, dan telah memiliki material magnet yang membuat sejarah untuk penggunaan praktis.
Magnet Alnico dengan Fe, Ni dan Al sebagai penyusun utamanya, magnet ferit yang berkomposisi larutan padat CoFe2O4 dan Fe3O4, magnet tanah jarang-kobal seperti SmCo5, dan magnet Nb-Fe-B khususnya sangat penting perkembangannya. Karena magnet lunak akan termagnetisasi dengan kuat di medan magnet yang lemah, material ini digunakan sebagai inti transfomator. Sifat magnet keras sangat penting untuk mempertahankan informasi, sementara sifat magnet yang lunak diperlukan untuk perekaman dan penghapusan  serta penimpahan informasi dalam material perekam magnetik seperti tape, dikset, dan hard disk.
Walaupun γ-Fe2O3 adalah serbuk magnetic khas yang digunakan untuk kegunaan ini, Co+ atau kristalin CrO2 ditambahkan pada besi oksida tadi untuk meningkatkan sifat magnetiknya. Bahan perekam dan alat semikonduktor telah merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dari masyarakat informasi sekarang ini, dan peran yang dimainkan kimia anorganik dalam peningkatan kinerja material ini sangat signifikan. Baru-baru ini, feromagnet senyawa organik atau kompleks logam telah ditemukan, dalam senyawa ini spin yang tidak berpasangan terletak paralel dalam molekul dan dikopling secara feromagnetik.
Magnet molekular telah pula menjadi topik yang intensif dipelajari. Desain molekular untuk mengkopling kompleks logam paramagnetik dan membuat spinnya paralel adalah topik yang menarik dalam kimia koordinasi.
c. Sifat optis
Sebagian besar senyawa anorganik digunakan untuk aplikasi optis. Fiber optis khususnya telah digunakan untuk komunikasi optis dalam skala  dan berdampak sosial besar dalam komunikasi informasi.  Sifat penting dari material gelas optis yang baik adalah transmisi informasi ke jarak jauh dengan kehilangan optis (optical loss) sekecil mungkin. Serat silika difabrikasi dengan memanjangkan batang gelas silika yang dihasilkan dari butir silika.  Silika ini dibuat dari SiCl4 ultra murni, yang dioksidasi dalam fas uap dengan nyala oksihidrogen. Kehilangan optis sepanjang seratyang diperoleh dengan metoda ini telah mencapai batas teoritis, gelas fluorida digunakan dalam pencarian material dengan kehilangan optis yang lebih rendah.
Senyawa semikonduktor semacam GaP digunakan meluas sebagai laser pemancar cahaya untuk komunikasi optis, CD player, printer laser, dsb.  Laser dengan output tinggi YAG juga dibuat dari ytrium aluminum garnet Y3Al5O12 yang didoping neodimium.  Y3Al5O12 merupakan oksida ganda dari Y2O3 dan Al2O3.  Kristal tunggal litium niobat, LiNbO3, digunakan sebagai pengubah panjang gelombang dengan menggunakan efek SHG (second harmonic generation) fenomena optis nonlinear.

Disponsori Oleh :

Semoga Artikel Sifat-Sifat Fisik Padatan Anorganik Bisa Bermanfaat untuk kita semua.