Selama beberapa dekade, para ahli geosains bingung dengan perbedaan yang mencolok ini: Bumi tampaknya kekurangan unsur-unsur ringan seperti hidrogen, karbon, nitrogen, belerang, dan gas mulia dibandingkan dengan Matahari dan meteorit tertentu. Dalam beberapa kasus, kekurangannya sangat ekstrem – 99% lebih sedikit dari perkiraan. Meskipun beberapa kehilangan terjadi selama pembentukan planet, penjelasan lengkapnya masih sulit dipahami… hingga saat ini.
Penelitian terbaru menunjukkan unsur-unsur yang hilang ini mungkin tersimpan jauh di dalam inti bumi yang padat. Di bawah tekanan yang sangat besar – 3,6 juta kali tekanan atmosfer – besi berperilaku tidak biasa, berubah menjadi “elektrida”. Keadaan logam yang kurang diketahui ini dapat menyerap unsur-unsur yang lebih ringan dengan menjebaknya dalam kantong elektron yang unik.
Mekanisme Elektrida: Bentuk Baru Ikatan Logam
Elektroda berbeda dari logam biasa dalam perilaku elektronnya. Alih-alih bergerak bebas antar atom, elektron malah terlokalisasi di lokasi “penarik non-nuklir” – ruang antar atom di mana elektron pada dasarnya terjebak. Fenomena ini muncul dari kompresi ekstrem di dalam inti bumi, yang memaksa elektron berada pada posisi stabil. Elektron yang terperangkap kemudian menstabilkan unsur-unsur yang lebih ringan, secara efektif menyembunyikannya di dalam struktur besi.
Penemuan ini membantu menjelaskan mengapa gelombang seismik menunjukkan bahwa inti bagian dalam memiliki kepadatan 5-8% lebih rendah dari perkiraan jika inti tersebut hanya terdiri dari besi metalik. Elemen cahaya yang diserap menurunkan kepadatan keseluruhan. Para peneliti memperkirakan proses ini bisa saja terjadi selama miliaran tahun dan mungkin masih terus berlangsung.
Melampaui Misteri Planet: Elektrida sebagai Katalis dan Penghemat Energi
Implikasinya jauh melampaui pemahaman komposisi bumi. Elektroda muncul sebagai bahan yang menjanjikan dalam beragam aplikasi, khususnya sebagai katalis. Struktur uniknya yang kaya akan elektron memungkinkannya mempercepat reaksi kimia dengan menyumbangkan elektron, menjadikannya ideal untuk proses yang biasanya memerlukan masukan energi tinggi.
Salah satu contoh penting adalah produksi amonia. Proses konvensional Haber-Bosch, yang menyumbang 2% konsumsi energi global, sangat boros energi. Katalis berbasis elektrik, khususnya menggunakan mayenit (kalsium aluminat oksida) sebagai pendukung nanopartikel rutenium, mengurangi penggunaan energi sebesar 20%. Tsubame BHB, sebuah perusahaan Jepang, telah mengkomersialkan teknologi ini, membuka pabrik percontohan di Jepang dan Brazil untuk menggantikan produksi pupuk berbasis bahan bakar fosil.
Penerapan potensial lainnya mencakup konversi CO2 yang lebih efisien, imobilisasi limbah nuklir yang lebih aman, dan bahkan sistem propulsi satelit bersuhu rendah. Struktur Mayenite yang seperti sangkar dapat memerangkap ion radioaktif, sementara elektronnya yang dipanaskan dapat menghasilkan daya dorong dalam ruang hampa.
Pencarian Elektrida Baru: Dari Suhu Ruangan hingga Prediksi AI
Para peneliti secara aktif mengeksplorasi elektrida baru, termasuk kompleks organik yang ditemukan melalui “kimia mekanis” (penggilingan energi tinggi). Bahan-bahan ini menunjukkan sifat katalitik yang serupa tetapi sering kali mengalami sensitivitas terhadap udara dan air. Para ilmuwan berupaya menstabilkannya untuk keperluan industri, khususnya dalam sintesis farmasi di mana katalis paladium seringkali mahal dan tidak efisien.
Memprediksi pembentukan elektrida masih menjadi tantangan. Model saat ini mengandalkan simulasi teori kuantum dan, semakin banyak, kecerdasan buatan. Dengan melatih algoritma pada data yang ada, para peneliti berharap dapat mengidentifikasi material baru dengan konfigurasi elektron yang tepat untuk perilaku elektrida. Bidang ini masih baru, namun potensi untuk menemukan material dengan sifat unik sangat besar.
Penemuan elektrida memberikan sudut pandang baru untuk memahami tidak hanya komposisi planet kita tetapi juga masa depan ilmu kimia dan material yang hemat energi.
