Tuesday, 28 July 2015

Phd Story: Fainan Failamani (Kimia UniWien)

by Rafika Nurulhuda

Pria kelahiran Januari 1988 ini akan mendapatkan gelar Phd-nya pada bulan September 2015 (jika sesuai rencana). Yeah, you can tell how old-- or young, he will be (jadi, enggak sesuai rencana juga enggak apa-apa, hehe, just kidding bro). 

Program studinya, yang katanya resmi Kimia tapi kerjaannya sedikit nyerempet Fisika, ia mulai sejak 2012 dan saat ini selain lab eksperimen, Fainan sedang sibuk mengerjakan paper-nya (yang katanya minimal 5 paper).

Berikut adalah hasil perbincangan tim PPIA dengan Fainan mengenai bidangnya, apa yang dieksperimenkan, dan sudah berapa paper yang ia publish. 




So, tell us about your Phd Program? 

"Jadi lab disini tuh fokus di basic science banget, khususnya crystallography dan phase equilibria. Si bos itu emang senior dan expert di bidang itu. Dan dia juga banyak penelitian tentang sifat-sifat fisik material seperti resistivity, magnetism, dan lain-lain.

Nah, sifat-sifat fisik itu biasanya diukurnya suhu rendah yang maksimal 300 K atau 27 C. Kerjaan yang nyambung sifat-sifat fisik itu kerja sama dengan orang-orang TU. Dan mulai tahun 2005an kalau enggak salah mulai fokus explore thermoelectric properties di atas suhu kamar buat diaplikasikan di otomotif.

Jadi sederhananya, thermoelectric itu konversi dari thermal gradient ke listrik atau sebaliknya. Yang pertama itu untuk power generator, kalau yang sebaliknya untuk pendingin. Jadi thermoelectric (atau TE) generator itu sudah dipakai dari lama buat space satellite.

Alat untuk mengukur konduktivitas termal suhu rendah (dari 4.2-300 K)
Kalau otomotif, idenya memanfaatkan panas dari mesin (gas hasil pembakaran) menjadi extra power via TE generator. Suhu gas hasil pembakaran kira-kira 500an C, suhu normal atmosfer kira-kira 30an C, jadi ada beda kira-kira 400an C, itu yang dikonversi jadi extra power.

Masalahnya, the best TE material waktu itu (Bi2Te3 based) itu enggak stabil di suhu tinggi (meleleh suhu 550an C) jadi enggak bisa dipakai buat konversi langsung, harus ada semacam heat exchanger, seperti perantara gitu. Udah gitu harga raw materialnya yang juga agak mahal, dan Te itu toxic.

Nah, jadi fokus kita itu di material yang memiliki TE performance yang bagus plus stabil di suhu seperti itu. Ada beberapa material class yang kita kerjakan disini. Project awal saya itu tentang skutterudite, tugasnya ya modifikasi senyawa itu agar dapat TE performance setinggi mungkin. Selain itu, saya juga ada beberapa project sampingan, seperti cari material baru untuk TE dan investigasi kontak material untuk TE generator."

Hot Press

Ceritakan sedikit donk tentang penelitiannya? Apa saja tantangannya?

"Coba baca Device Efficiency, rumus ZT dari Wikipedia... "

"ZT itu ukuran performance TE material dan device. Untuk aplikasi minimal ZT = 1. Kalau bisa, ZT setinggi mungkin. Nah ZT itu tergantung dari 4 parameter: Electrical conductivity (resistivity), Seebeck coefficient, Thermal conductivity, dan Temperature.

Electrical conductivity = 1/electrical resistivity. Menurut rumus yang di Wikipedia itu untuk mendapatkan high ZT, kita harus punya material yang:
1. High electrical conductivity/ low electrical resistivity
2. High seebeck coefficient
3. Low thermal conductivity

Nah, masalahnya itu hampir enggak mungkin ada material yang punya 3 kriteria itu sekaligus.

http://www.iue.tuwien.ac.at/phd/mwagner/node49.html

Kalau dilihat dari graph, simple-nya kita punya 3 jenis material: insulator, semiconductor, dan metals. Tiga material itu beda di charge carrier concentration, insulator paling rendah, metal paling tinggi. Charge carrier itu bisa electron atau hole. Semakin banyak electron atau hole, semakin besar electrical conductivity. Sebaliknya, Seebeck coeff itu semakin besar kalau electron atau holenya sedikit.

Thermal conductivity ada dua bagian. Thermal conductivity dari electron/ hole dan dari lattice vibration. Yang dari electron/hole juga tergantung dari jumlah electron/hole. Jadi kalau kita punya metal (banyak electron/hole), itu enggak cocok karena Seebecknya kecil, thermal conductivity tinggi, tapi electrical conductivity juga tinggi. Sebaliknya insulator electrical conductivity rendah tapi Seebecknya tinggi.  Jadi overal ZTnya rendah.

(Yang pusing, mau Pause, minum kopi dulu, istirahat sejenak, silahkan...)

So what should be done?

"Materialnya harus diganti. Tiga properties itu harus ada di satu material. Makanya kita pakai semiconductor. Untuk skutterudite kita pakai doping plus nano structure. Itu hanya satu dari beberapa proyek saya."

Project lainnya apa?

"Nah project yang lain itu cari material baru. Dan namanya juga material baru, jadi kita enggak tahu strukturnya, enggak tahu propertiesnya, tergantung sedapatnya. Jadi basic di lab saya kan phase equilibria plus crystallography. Biasanya dari phase equilibria kita menemukan senyawa-senyawa baru.

Nah itu kita coba cek strukturnya, terus kita coba cek juga propertiesnya. Kalau bisa dipakai untuk TE, ya bagus, tapi kalau enggak, ya tetap saja new material."

DTA (Differential Thermal Analysis) untuk cek stability/ phase transformation

Pernah dapat new material?

"Jadi dari beberapa material baru yang saya kerjakan, enggak ada yang cocok buat TE, hehe. Rata-rata karakternya metallic banget. Tetap lah new material dan itu tetap dapat di-publish."

Apakah ada riset orang lainRe yang menemukan new material?

"Ada sih beberapa. Tapi ya gitu.. Kalau enggak raw materialnya mahal, pakai toxic elements. Ini salah satu contohnya, dimana ZT>1 tapi pakai thallium, lead, dan tellurium, dan itu sangat toxic: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201400348/abstract;jsessionid=812AE3E145B21E0D736C2303D72A3669.f04t0

Kalau skutterudite ZT>1 sudah lama, tapi masalahnya macam-macam, hehe. Skuterudite itu class material, senyawanya macam-macam. Tapi yang untuk TE itu antimony based, bukan arsenic based. Dan itu materialnya sudah diproduksi massal. Kita kerja sama dengan industri disini untuk buat skutterudite. Itu ceritanya panjang kalau skutterudite, haha.

Wow, sounds complicated, pusing enggak sih?

"Ya, gitu deh."


Bagaimana dengan publikasinya?

"Sudah dapat 2 Alhamdulillah. Publikasi pertama saya direject, karena papernya terlalu panjang dan topiknya terlalu general. Jadi si refereenya minta papernya di-split jadi 2. Yang satu part, dia mau terima. Yang lain, disuruh publish di jurnal lain. Tapi editornya baik, papernya ditransfer di jurnal yang lain, jadi enggak usah nulis lagi.

Pertama, saya submit ke PCCP (https://pubs.rsc.org/en/journals/journalissues/cp) dan akhirnya dipublish di RSC Advances. Si refereenya kasih 2 pilihan: dibagi 2 atau direject total, tapi editornya kasih satu pilihan lagi, yaitu ditransfer ke RSC Advances (masih punya RSC juga) : http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ra/c5ra02789f#!divAbstract (ini paper saya buat tahun 2014 Januari tentang masalah material baru, yang baru di-submit tahun depannya).



Foto-foto Xray Diffractometer


Dan bagian di paper saya itu ada yang ngeduluin juga, dan si bos waktu saya kasih tahu ngomel-ngomel, haha. Jadi itu juga tantangannya, harus cepat-cepat dipublish. Kalau enggak, ada yang ngeduluin. Jadi paper sudah publish 2, 1 sudah disubmit, 1 lagi nunggu revisi akhir, minimal 5.

Kapan lulus?

"Rencana September. Syarat lulus sudah ambil min 12 ECTS, dan buat laporan tahunan. Minimal 5 paper itu bukan syarat umum loh. Itu tergantung sih bos. Kalau bisa 20 paper ya 20."

Terus, setelah lulus, rencana ke depannya apa?

"Belum tau, hehe. Gimana sikon. Kalau ada lowongan sih pingin postdoc."

Wawancara ini diakhiri dengan saya mencari-cari fotonya di Facebook untuk saya post di tulisan ini (dengan ijin dia tentunya) dan saya menemukan foto ini di profile picture-nya. Mungkin ini pada saat dia pusing di lab, hehehe.



Wisuda Magister ITB

Semoga cepat lulus dan sukses bro!






No comments:

Post a Comment