Publikasi Dosen Teknik Fisika Tembus Jurnal Bereputasi Nature Scientific Reports

Publikasi Dosen Teknik Fisika Tembus Jurnal Bereputasi Nature Scientific Reports

https://www.instagram.com/p/B7i80NhINYX/?utm_source=ig_web_copy_link
Foto hanya ilustrasi kegiatan laboratorium Pak Andam di Jerman

Pertama-tama kami ucapkan selamat kepada Pak Andam Deatama Refino, S.T., M.Sc. atas publikasinya di Nature Scientific Reports. Kabar baik ini tentu dinanti seluruh civitas akademika Teknik Fisika ITERA. Liputan kali ini kami mewawancarai Pak Andam untuk mengetahui kabar Tugas Belajar Studi S3 beliau.

Wawancara ini dilaksanakan saat Fall, namun maaf baru bisa terbit di saat Winter. Jadi langsung saja..


Apa kabar Pak Andam dan keluarga, sedang musim apakah di sana?

Alhamdulillah baik dan sehat. Saat ini sedang musim gugur, pemandangannya sedang cantik-cantiknya. Dedaunan di pohon bergradasi merah-kuning-hijau dengan latar langit biru. Udara mulai dingin, temperatur berkisar 10 oC.

Saat ini bapak sedang Tugas Belajar S3 di Jerman, boleh diceritakan institusi dan lokasinya?

Betul, saya sedang studi di Institute for Semiconductor Technology, Technische Universität Braunschweig di Jerman. Lokasinya di kota Braunschweig, sekitar 46 menit naik kereta dari Hanover. Di Bundesland (state) yang namanya Niedersachsen (Lower Saxony). Kota-kota lain yang cukup terkenal di sekitar sini misalnya Wolfsburg, Bremen, dan Hamburg.

Dalam beberapa tahun belakang, apakah fokus riset Pak Andam dalam S3?

Riset saya fokus di fabrikasi silicon nanowires menggunakan metode top-down, dalam hal ini cryogenic dry etching, yang diaplikasikan untuk anoda di lithium-ion batteries (LIB).

Pada artikel berjudul “Versatilely tuned vertical silicon nanowire arrays by cryogenic reactive ion etching as a lithium‑ion battery anode” apakah merupakan bagian dari luaran studi S3 atau bagian dari aktivitas riset secara umum di lab?

Saya bisa bilang keduanya. Salah satu luaran studi saya memang dalam bentuk publikasi ilmiah, dan kebetulan topik yang dibahas di paper tersebut juga merupakan luaran project “SiNanoBatt” yang sedang dikerjakan oleh grup riset saya di sini. Menariknya, project ini merupakan kolaborasi 3 negara di Eropa dan ASEAN yaitu Jerman, Indonesia, dan Thailand, yang didanai melalui skema SEA-Europe JFS.

Hal baru apa yang Pak Andam temukan dan dilaporkan dalam artikel tersebut?

Di artikel ini kami membahas tentang fabrikasi silicon nanowires menggunakan cryogenic dry etching untuk anoda LIB. Selama ini sebetulnya sudah cukup banyak studi tentang aplikasi silicon nanowires sebagai anoda LIB. Metode fabrikasi yang digunakan umumnya lewat epitaxy/growth, atau wet etching. Sayangnya dengan menggunakan metode-metode tersebut, relatif sulit untuk mengontrol ukuran dan bentuk dari nanowirenya secara uniform, terlebih adaptasi ke mass production belum bisa terealisasi. Di lain sisi, proses cryogenic dry etching yang kami pakai di artikel ini umum digunakan dalam lini fabrikasi chip semikonduktor, bahkan di level industri. Nah, dalam artikel ini kami coba integrasikan metode cryogenic dry etching itu dalam pembuatan anoda LIB. Kelebihannya adalah kita jadi bisa mengendalikan bentuk nanowirenya dengan lebih uniform. Sehingga nantinya kita bisa mempelajari karakter silicon nanowire di LIB secara lebih sistematis. Harapannya tentu saja untuk mendapatkan LIB dengan performa yang tinggi dan stabil.

Dapatkah diceritakan hal menarik apa yang masyarakat awam bisa pelajari dari artikel Pak Andam di Nature ini?

Saya pikir yang mungkin menarik dari artikel ini secara umum adalah penggunaan silicon nanostructure di LIB. Kita tahu belakangan mobil listrik dan energi terbarukan sedang hype baik di dunia maupun di Indonesia. Kedua teknologi itu bisa dibilang sangat bergantung kepada teknologi penyimpanan energi. Misalnya di mobil listrik, > 70% cost nya (diluar perakitan dan biaya tidak langsung) berasal dari baterai. Hal yang serupa juga berlaku untuk energi terbarukan. Penerapan sel surya, turbin angin, atau energi terbarukan lainnya yang sifatnya “angin-anginan” perlu media penyimpanan supaya kita bisa mendapatkan pasokan yang stabil. Maka kuncinya ada di teknologi baterai. Pertanyaannya, baterai seperti apa yang diinginkan? Tentu saja yang kapasitasnya besar, volumenya kecil, ringan, dan bahan dasarnya melimpah di alam. Nah, kriteria ini bisa dipenuhi oleh silikon. Sekedar gambaran, anoda yang dipakai di LIB di pasaran saat ini umumnya berbahan dasar grafit. Kalau kita bisa substitusi grafit dengan silikon, secara teoretis kita bisa dapat baterai dengan kapasitas per gram 10 kali lebih besar. Artinya apa? Dengan berat yang sama, kita bisa punya baterai dengan kapasitas penyimpanan 10 kali lebih besar. Atau sebaliknya, dengan kapasitas yang sama, kita bisa punya baterai yang 10 kali lebih ringan dan ukuran yang lebih kecil. Silikon juga merupakan elemen paling melimpah kedua di kerak bumi setelah oksigen. Jadi sangat menjanjikan. Tapi bukannya tanpa masalah. Penggunaan silikon masih terkendala dengan cracking yang terjadi secara natural selama siklus charging/ discharging, akibatnya kapasitasnya drop dengan sangat cepat hanya dalam beberapa kali penggunaan. Solusinya adalah dengan memperkecil ukuran silikon ke skala nano. Ini yang kami coba tackle menggunakan metode cryogenic dry etching. Di sini lah aspek engineering turut berperan melalui proses optimisasi yang dibahas di artikel ini. Artikel ini sendiri masih merupakan preliminary study. Masih banyak hal yang perlu dipelajari dan ditingkatkan.

Selain itu, bagaimanakah rutinitas Pak Andam hingga dapat menerbitkan satu karya ilmiah ini?

Rutinitas saya sebetulnya seperti rutinitas mahasiswa PhD pada umumnya. Saya bisa ditemukan dengan probabilitas tinggi di office, di lab, atau di rumah. Aktivitas utama (selain jalan-jalan) yang terkait studi adalah membaca jurnal ilmiah, eksperimen, lalu yang paling penting: menuliskannya. Sederhana, tapi ini penting sekali untuk bisa menerbitkan karya ilmiah.

Menurut Pak Andam, apakah resep atau strategi agar publikasi dapat tembus Nature Scientific Reports?

Saya pribadi masih dalam proses belajar. Yang bisa saya sharing saat ini mungkin hanya 2 poin. Pertama, perlu dipahami bahwa riset yang sophisticated sekalipun akan menjadi tidak menarik kalau kita tidak bisa “bercerita”.  Sebaliknya, riset yang sederhana bisa dipublikasikan di jurnal bereputasi kalau kita bisa menuliskannya dengan baik. Khusus di Scientific Reports yang merupakan jurnal terbitan Nature, standar mereka cukup tinggi. Tapi justru itu yang membuat kami tertarik untuk submit ke sana. Kami melalui belasan versi draft untuk memastikan alur yang jelas, gramatikal yang baik dan konsisten, juga figures yang rapi dan menarik, sebelum mengirimkannya ke publisher. Dalam hal ini saya banyak mendapat masukan positif dari para co-authors, khususnya dari Dr.-Ing. Hutomo Suryo Wasisto dan Prof. Erwin Peiner sebagai supervisor saya yang merevisi hingga titik koma. Kedua, harus sabar dan persisten. Tidak perlu gentar dengan penolakan maupun komentar reviewers yang negatif. Kalau boleh jujur paper ini awalnya disarankan untuk di-reject oleh semua reviewers, dan diminta untuk melakukan major revision. Tapi alhamdulillah kami berhasil memberikan respon yang meyakinkan dengan melakukan banyak revisi di manuskrip, terbukti dengan telah terbitnya paper ini.

Apakah hasil dari penelitian ini nantinya memungkinkan dipatenkan atas nama Indonesia?

Mungkin saja, apalagi mayoritas researcher yang terlibat di penelitian ini berasal dari Indonesia. Tapi sejauh ini belum ada wacana tentang hal itu karena tahap studinya masih awal. Selain itu untuk paten perlu prototype yang bekerja secara optimal, sementara level kesiapan teknologi produk kami untuk saat ini masih belum sampai ke tahap tersebut.

Apa prediksi Pak Andam terkait teknologi baterai ini di masa depan?

Menurut saya baterai akan memiliki peranan yang makin penting di masa depan. Kesadaran masyarakat dunia tentang sustainability membuat para peneliti maupun pelaku industri berlomba-lomba untuk menghasilkan produk teknologi yang ramah lingkungan, mulai dari pembangkit skala besar sampai kendaraan pribadi. Seperti yang sudah saya sampaikan sebelumnya, bottleneck-nya ada di teknologi baterai. Belum lagi kalau kita bicara Revolusi Industri 4.0 yang “jasad”-nya ada di perangkat-perangkat portabel. Perangkat portabel tentu saja bergantung pada baterai. Kalau kita lihat ponsel dan laptop makin tipis tapi powerful itu salah satunya karena baterainya juga makin tipis, ringan, tapi bisa menyimpan energi yang besar. Jadi sebetulnya teknologi baterai ini sudah sangat dekat dengan keseharian kita, bahkan menjadi semakin penting untuk kedepannya. Harapan saya Indonesia bisa menjadi salah satu key-player, tidak sekedar jadi konsumen. Untuk itu kita perlu kuasai ilmunya, jangan sampai hanya menjadi jargon kosong. Mengutip salah satu quotes dari Alm. Prof. B.J. Habibie: “Masa depan Indonesia ditentukan oleh keunggulan sumber daya manusia Indonesia yang memiliki nilai budaya, memahami dan menguasai mekanisme pengembangan serta penerapan ilmu pengetahuan dan teknologi.”. Sebuah PR yang berat buat kita, tapi bisa.

Untuk publikasi selanjutnya, secara sekilas kalau boleh dibocorkan nanti tentang apa?

Dalam artikel ini kami menunjukkan bahwa geometri dari silicon nanowire bisa dikendalikan melalui proses cryogenic dry etching, tapi performa baterainya belum bagus. Untuk berikutnya kami akan tunjukkan bahwa ada improvement yang bisa didapatkan dengan menggunakan nanowire yang lebih panjang. Silakan ditunggu publikasi berikutnya. 🙂

Tema penelitian yang sedang Pak Andam kerjakan apakah juga diajarkan dalam Kurikulum Merdeka Belajar Prodi Teknik Fisika ITERA?

Oh tentu saja. Tema riset yang sedang saya kerjakan berkisar di seputar ilmu material, energi secara umum, dan elektrokimia. Untuk ilmu material, saya pikir basic-nya secara umum ada di mata kuliah Fisika Zat Padat, Pemrosesan Material, dan Karakterisasi Material yang ada di tingkat 3. Untuk energi sendiri perlu pemahaman dasar soal Termodinamika. Elektrokimia bisa didapatkan dari Kimia Dasar, tapi perlu pengayaan yang berasal dari berbagai referensi di luar kelas. Lebih lanjut, pengenalan tentang nanomaterial bisa didapat dari kuliah pilihan Teknologi Nano dan Teknologi Lapisan Tipis yang bisa diambil di tingkat 4. Untuk mendapatkan insight yang lebih mendalam, biasanya dilakukan pemodelan dan simulasi. Untuk itu perlu pemahaman soal komputasi yang bisa didapat misalnya lewat mata kuliah Komputasi Rekayasa dan Komputasi Material.

Kalau boleh tahu, dari manakah sumber pendanaan studi S3 Pak Andam?

Studi saya di-support secara penuh oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi Republik Indonesia melalui skema beasiswa pendidikan pascasarjana luar negeri (BPPLN). Dalam kesempatan ini saya juga ingin berterima kasih atas support yang diberikan oleh ITERA.

Selama Tugas Belajar S3 ini ada berapakah artikel ilmiah yang sudah terbit? Di mana saja kami dapat mengaksesnya?

Sejauh ini untuk first-author article yang saya tulis baru ada satu, yakni yang dipublikasikan di Scientific Reports. Dapat diakses secara gratis melalui tautan berikut: https://www.nature.com/articles/s41598-021-99173-4. Selain itu ada satu artikel lain yang sudah terbit sebelumnya tentang fabrikasi gallium nitride nanowire untuk nanoLED array, dapat diakses secara gratis juga melalui tautan berikut: https://www.nature.com/articles/s41378-021-00257-y.

Apa pesan Pak Andam untuk rekan kerja di Teknik Fisika ITERA?

Tetap semangat dan istiqomah dalam berjuang dengan “pena”, sampai amal tersisa jariyah saja.

Apa pesan Pak Andam untuk mahasiswa/i di Teknik Fisika ITERA?

Siapkan diri: perkuat integritas, perdalam ilmu, perluas wawasan, asah skill, bergerak bersama, jadikan mimpi sebagai bahan bakar terbarukan, perjalanan kita masih panjang, generasi kalian adalah pemegang tongkat estafet berikutnya.


Demikianlah wawancara singkat kami bersama Pak Andam Deatama Refino. Tetap jaga kesehatan, produktif, dan bahagia selalu. Sampai jumpa dalam liputan berikutnya.

Categories: Aktivitas