nanotech lihat situs sponsor

Jumat, 27 Mei 2022  
 
  LIPI
depan
database
database
artikel
kegiatan
situs
info
publikasi
e-data
buku
kontak
  Artikel-artikel populer :
» daftar artikel

Kecil Itu Indah: Menterjemahkan “Nano” Kedalam Praktik
Andi Suhandi (P2F LIPI Serpong)

Dalam sebuah cabang ilmu pengetahuan teknologinano ultrakecil, kemungkinan yang fantastik di masa depan seperti robotnano yang bisa menyebabkan kehancuran menjadi sebuah pusat perhatian, tetapi buah pertama bidang ini telah menjadi hal yang biasa saja; bagian kecil dari barang-barang keseharian kita.

Tetapi bagian ini - partikelnano – mendapatkan kapabilitas baru yang menakjubkan karena mereka memang begitu kecil.

Partikelnano dengan berbagai variasi telah dapat ditemukan dalam berbagai produk seperti kacafilm, cat dan kertas inkjet. Varitas yang lebih eksotik menawarkan hal yang menjanjikan dalam dunia obat-obatan untuk test diagnosa sensitif dan pengobatan cara baru: contohnya, mendeteksi penyakit Alzheimer dengan menemukan sebuah protein dalam cairan tulang belakang atau partikelnano yang dipanaskan untuk membunuh sel kangker.

Beberapa partikelnano bahkan belum sampai pada titik tertajam mereka, belum maksimal.

Pengrajin abad pertengahan (Medieval) secara tidak sengaja menjadi penguna teknologinano ketika mereka membuat gelas berwarna merah dengan mencampur klorida emas kedalam adonan gelas. Hal ini menciptakan bola emas yang sangat kecil, yang mengabsorbsi dan merefleksikan sinar matahari sedemikian sehingga mengahsilkan warna ruby.

Teknologinano, partikelnano, dan semua kata nano berasal dari nanometer, sepermilliar meter, atau 1/25 juta inci. Itu jauh lebih kecil dibandingkan semua benda yang digambarkan dalam hukum gerak Newton, tetapi lebih besar dari sebuah atom atau sebuah molekul sederhana, partikel yang diatur oleh Mekanika Quantum.

Sebuah partikelnano, sebuah objek dengan lebar beberapa nanometer hingga ratusan, terdiri dari berpuluh hingga ribuan atom dan berada dalam dunia quantum dan Newtonian. Pada ukuran seperti itu, kata Dr. Chad A. Mirkin, direktur pada Northwestern University’s Institute for Nanotechnology, “semuanya, apapun itu, mempunyai sifat baru.” Dan itu, dia menambahkan, ”dimana banyak ilmuwan menjadi tertarik.”

Keberadaan diantara dua dunia ini menghasilkan sifat fisika yang tidak biasa dimana sifat bahan berubah terhadap ukurannya. Pada tingkatan quantum, satu atom emas bersifat seperti atom emas lainnya, dan sebuah nugget emas yang cukup besar untuk menahan sifat kimia dan listrik sama seperti nugget lainnya. Tetapi dua partikelnano, keduanya terbuat dari emas murni, dapat berbeda tingkah, titik leleh berbeda, konduktivitas listrik berbeda, gerbeda warna – jika salah satunya lebih besar dari yang lain.

“Hal itu menciptakan suatu cara baru untuk mengendalikan sifat suatu bahan,” kata Dr. A. Paul Alivisatos, seorang professor kimia di University of California, Berkeley. “Daripada mengganti komposisinya, kamu dapat merubah ukurannya saja.”

Dr. Alivisatos bekerja dengan partikelnano yang dikenal sebagai ‘quantum dots’, terbuat dari semikonduktor seperti silikon dan galium arsenid. Batas atau permukan partikel yang kecil ini mempengaruhi gerak elektron dalam semikonduktor, bentuk dan ukuran dari quantum dots ini dapat dibuat untuk memendarkan warna tertentu. Pewarna yang sekarang digunakan untuk menerangi protein dan DNA memeudar dengan cepat, tetapi quantum dots dapat digunakan untuk memantau reaksi biologis dalam sel hidup selama berhari-hari bahkan lebih lama lagi.

“Mereka hanya karang kecil,” kata Dr. Alivisatos. Beliau adalah ilmuwan pendiri Quantum Dot Corporation, di Hayward, Calif., yang berusaha merubah science menjadi bisnis.

Aplikasi lain dari partikelnano memanfaatkan fakta bahwa luas permukaan menjadi bertambah ketika suatu bahan pecah menjadi ukuran yang lebih kecil. Untuk magnet partikelnano, kurangnya cacat menghasilkan medan magnet yang sangat kuat meninjau dari ukuran partikelnya.

Patikelnano juga sangat kecil, sehingga kebanyakan dari mereka , atom-atomnya berbaris dalam kristal yang sempurna tanpa satupun cacat.

Dr. David F. Kelley, seorang professor pada University of California, Merced, membuat cakram sangat kecil, setipis 4 atom, dari semikonduktor eksotik, yang diharapkan dapat ditempelkan pada sel surya. Bentuk cakram ini mengurangi ruang antar partikel sehingga memungkinkan elektron dapat melompat lebih mudah. Karena partikelnano hampir selalu berisi struktur kristal sempurna, Dr. Kelley berharap sel surya nanonya akan lebih eficien dalam menangkap cahaya dan merubahnya menjadi listrik.Dia berencana melakukan lebih banyak penelitian pada sifat dasar cakramnya sebelum menyambungkan semuanya. ”Kami akan memiliki ide yang sangat bagus untuk membuatnya satu atau dua tahun lagi,” katanya.

Untuk gelas warna Medieval, partikelnano emas adalah bola sederhana berdiameter 25 nanometer.Pada ukuran sekecil itu, emas tidak lagi berwarna emas, elektron pada permukaan partikelnano bergerak maju mundur secara bersama-sama, menyerap cahaya biru dan kuning. Tetapi panjang gelombang merah yang lebih besar, direfleksikan oleh partikel dan melewati jendela itu. Hal yang sama, pertikelnano perak dalam gelas berwarna memberikan warna kuning terang.

Dengan peralatan yang jauh lebih canggih, ilmuwan sekarang dapat membuat partikelnano dalam berbagai macam bentuk dan ukuran. Bola emas yang lebih besar terlihat berwarna hijau atau jingga, perak yang lebih kecil berwarna biru. Dr. Mirkin juga telah membuat sebuah tiangular dari perak dengan ukuran lebar 100 nanometer yang menyerupai Doritos kecil; berwarna merah. “Kamu bisa mendapatkan semua warna dari spektrumnya,” kata beliau.

Dr. Yi Lu, seorang professor kimia di University of Illinois, memanfaatkan warna dari pertikelnano untuk mendeteksi tingkat pencemaran timbal. Dia menempelkan molekul DNA pada partikelnano emas, yang berikatan dengan yang DNA yang didesain khusus menjadi kelompok yang berwarna biru.Kehadiran timbal menyebabkan ikatan DNA hancur. Ini memutuskan ikatan individu partikelnano emas, sehingga merubah warnanya dari biru menjadi merah.

Dr. Mirkin juga mengunakan partikelnano emas sebagai titik penyambung/penghubung , untuk membuat berbagai macam sensor penyakit. Teknik umum yang digunakan untuk tes diagnosa terdiri atas antibodi yang ditempelkan pada molekul berpendar. Ketika antibodi menempel pada protein yang berasosiasi dengan penyakit tertentu, molekul akan berpendar ketika diberikan cahaya ultraviolet.

Daripada dengan molekul berpendar, Dr. Mirkin menempelkan sebuah partikelnano pada antibodi. Pada partikelnano dia menempelkan molekul lain, semacam informasi DNA yang berlaku seperti kode garis. Karena banyak duplikat dari antibodi dan DNA yang dapat ditempelkan pada satu partikelnano, pendekatan ini lebih sensitif dan akurat daripada pengujian dengan molekul berpendar sekarang ini. Dr. Mirkin dan koleganya melaporkan bulan februari ini dalam The Proceeding of the National Academy of Science bahwa pendekatan ini telah menghasilkan sebuah pengujian untuk mendeteksi Alzhaeimer dengan mengukur sejumlah kecil protein dalam cairan tulang belakang yang berasosiasi pada penyakit ini.

“Bagi saya, ini hanya sebuah contoh yang indah dari kekuatan pendekatan semacam ini,” kata Dr. Mirkin. Beliau telah memulai sebuah perusahaan, Nanosphere Inc., untuk membawa teknik ini ke pasar.

Partikelnano dapat menolong menyembuhkan penyakit, sebaik mendeteksinya.

Dr. Naomi J. Halas, seorang professor tenik elektro dan komputer pada Rice University, menemukan satu type partikel yang ia sebut cangkangnano (nanoshells) – bola kosong emas atau perak menyelimuti silika.Bentuk berongga membuat pergerakan elektron pada emas menjadi lebih efisien pada penyerapan energi dari cahaya, dan merubah ketebalan dari cangkang ini akan merubah frekuensi dari cahaya yang diserap. Itu membuatnya menjadi perlakuan yang sangat menjanjikan dalam membunuh tumor kangker. Menyuntikan nanoshells pada tumor, menyinari dengan sinar infra merah, dan mereka akan memanas, membunuh tumornya.

Dalam demonstrasinya, peneliti di lab Dr. Halas menyuntikan nanoshells pada daging ayam, dan kemudian menyinari dengan laser infra merah dekat pada ayam itu. Air tidak banyak menyerap cahaya inframerah, jadi laser melewati sebagian besar daging ayam itu tanpa efek apapun. Tetapi nanoshells meyerap energi dan memanas. Tempat dimana meraka disuntikan mulai berasap dan terbakar. (Dalam perlakuan sesungguhnya, akan mengunakan intensitas cahaya yang jauh lebih rendah, membunuh sel kangker tetapi tidak memasak dadingnya.

Dr. Halas dan koleganya Dr. Jennifer West, seorang professor Bioteknik di Rice, mendirikan Nanospectra Biosciences Inc.

Menyusutkan beberapa obat menjadi partikelnano dapat menambah keefektifannya.

Sebagai obat yang mungkin bagi penderita sakit ginjal, Altair Nanotechnologies of Reno, Nev., telah mengembangkan partikelnano lanthanum dioxycaobonate. Bahan kimia ini – yang direncanakan bernama RenoZorb – terikat pada pospat, sebuah limbah yang terbentuk karena kegagalan ginjal tidak mampu lagi membersihkannya. Ikatan ini mencegahnya memasuki jaringan selaput ginjal.

Di sini, keuntungan berukuran kecil terletak pada luas permukaan. Untuk jumlah bahan yang sama, partikel kecil memiliki permukaan lebih banyak, memungkinkan sejumlah kecil obat ini menyerap labih banyak pospat. Pasien hanya akan membutuhkan satu tablet RenaZorb sekali minum, dibandingkan dengan 2 atau 3 tablet produk yang lainnya, kata Dr. Alan J. Gotcher, pimpinan eksekutif Altair.

Permukan yang lebih besar juga membuat partikelnano cocok digunakan untuk tipe tertentu pembersih lingkungan. Dr. Weixian Zhang, seorang professor teknik sipil dan lingkungan pada Lehigh University, telah bekerja dengan patrtikelnano besi selama ahmpir satu dekade. Ini lebih lama dari istilah partikelnano digunakan secara luas. Dr. Zhang ingat memnyebut mereka “clusters” dari atom-atom pada awal tulisan ilmiahnya. Editornya tidak menemukan itu cukup deskriftif, sehingga ia mengantinya dengan “nanocsale particles” (partikel skalanano).

Besi efektif dalam memutus zat pencemar seperti trikloroethylene, TCE, zat kimia penyebab kanker yang terlarut dalam air minum. Ketika besi berubah menjadi oksida besi, dia melepaskan elektron. Jika elektron melompat pada molekul TCE, ia memicu reaksi kimia yang memecah TCE menjadi bagian-bagian tidak berbahaya.

Metode yang sekarang ini digunakan adalah dengan membuat parit dan memasukan satu ton atau lebih serbuk besi kedalamnya. Tetapi dalam sebuah tes kecil dengan teknik baru pada tempat tercemar di Trenton dan North Carolina, tingkat TCE berkurang lebih dari 90 alam air. Dr. Zhang mengatyakan bahwa satu pon partikelnano dapat membersihkan 10.000 sampai 30.000 pon air.

Tetapi partikelnano mungkin memiliki potensi membahayakan yang belum begitu dimengerti. Ketakutan itu dipicu oleh ukurannya yang begitu kecil , mereka dapat menyelinap menembus sistem pertahanan tubuh dan masuk ke dalam sel. Sebuah penelitian tahun lalu melaporkan bahwa molekul karbon oksotik berbentuk bola sepak yang dikenal sebagai “bulky balls” dalam air menyebabkan kerusakan otak pada ikan.

Tetapi tidak semua partikelnano dianggap berpontensi membayakan. Seng oksida telah lama digunakan dalam produk kosmetik, dan juga dengan partikel seng oksida yang lebih kecil sekarang digunakan untuk menghilangkan bercak-bercak putih pada kaca film tidak dianggap membahayakan.

Dr. Zhang mengatakan partikelnano besi akan segera berubah menjadi partikelnano besi oksida, yang berlangsung secara alami. “ Saya sangat yakin bahwa ia tidak memiliki dampak negatif. Sebagian besar akan melakat pada tanah, teroksidasi secara perlahan, dan akan menjadi bagian dari latarbelakang.” Tetapi, dia juga mengatakan masih dibutuhkan penelitian untuk membuktikan hipotesa itu sebelum partikelnano besi digunakan secara luas.

Partikelnano juga akan menjadi rangka bangun untuk struktur kompleks seperti kabelnano dan peralatan elektronik molekular. Beberapa bagian akan dibuat menjadi benda bergerak, dan mungkin suatu hari nanti, ilmuwan akan berkecimpung dengan robotnano perusak.

Sumber : The New York Times, 22 Februari 2005

» kirim ke teman
» versi cetak
revisi terakhir : 11 April 2005

 

  Dikelola oleh TGJ LIPI Hak Cipta © 2000-2022 LIPI