18
Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta SESUATU YANG TERSEMBUNYI DIBALIK NANOTEKNOLOGI Budhiman Adi Setyawan Program Studi Teknik Industri UPN.”Veteran” Jakarta Jl. RS.Fatmawati Pondok Labu Jakarta Selatan Telp.021-7656971 Ext.195 ABSTRACT . Nanoteknologi or nanosience is a science and technology on nanometer's scale, or in one about one billion meter.Richard Feynman on his discoursed that get title“There is plenty room at the bottom ” in 1959, said that, a physicist can build a new substance with a structure that wanted by a chemist, under methode the collation and merging atoms or molecules becomes a new material. Approaching one that is used is approaching of down onto (bottom up). Nanotechnology can also called molecular technology since to build a product from the atoms or molecules. This methode is better than conventional methode. There is ability to manipulate the materials with flexible accord its designer wants. The result is no product blemish, free of waste and saving energy. Products of nanotechnology's development now are nanocomposite that is utilized for bumper of car and tennis ball, nanocristal for mixed polymeric / textile and photovoltaic ,nanoparticel for bone synthetical, mixed lubricant material,stainproff textile, material paints, nanostructure for drilling bit, LCD,bullet proof textile, nanotubes for monochrom's display and radiotherapy laser tube, nanocatalist as contact action on coal fusion and converter contact action on car and nanofilter's for screen particle that very little Nanotechnology also successfully proved hidden something at this nature,for example are process to manipulate nitrogen by bacteria on plant, laid up data nano, DNA'S computer, DNA who can get computing, DNA is an automatic machine storage room. DNA is a biggest data storage to day and create a DNA computer that has speed go faster than transistor computer. With developing nanotechnology can make a machine that can create and maintain by own self. The equipments that can gropes and manipulates atoms are Scan Tunneling Microscope ( STM) and Atomic Force Microscope (AFM). Nanotechnology comes with the various aspect which is ability to settling pollution problem and green technology.

Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

SESUATU YANG TERSEMBUNYI DIBALIK NANOTEKNOLOGI

Budhiman Adi Setyawan

Program Studi Teknik Industri UPN.”Veteran” JakartaJl. RS.Fatmawati Pondok Labu Jakarta Selatan

Telp.021-7656971 Ext.195

ABSTRACT.Nanoteknologi or nanosience is a science and technology on nanometer's scale, or in one about one billion meter.Richard Feynman on his discoursed that get title“There is plenty room at the bottom ” in 1959, said that, a physicist can build a new substance with a structure that wanted by a chemist, under methode the collation and merging atoms or molecules becomes a new material. Approaching one that is used is approaching of down onto (bottom up). Nanotechnology can also called molecular technology since to build a product from the atoms or molecules. This methode is better than conventional methode. There is ability to manipulate the materials with flexible accord its designer wants. The result is no product blemish, free of waste and saving energy.Products of nanotechnology's development now are nanocomposite that is utilized for bumper of car and tennis ball, nanocristal for mixed polymeric / textile and photovoltaic ,nanoparticel for bone synthetical, mixed lubricant material,stainproff textile, material paints, nanostructure for drilling bit, LCD,bullet proof textile, nanotubes for monochrom's display and radiotherapy laser tube, nanocatalist as contact action on coal fusion and converter contact action on car and nanofilter's for screen particle that very littleNanotechnology also successfully proved hidden something at this nature,for example are process to manipulate nitrogen by bacteria on plant, laid up data nano, DNA'S computer, DNA who can get computing, DNA is an automatic machine storage room. DNA is a biggest data storage to dayand create a DNA computer that has speed go faster than transistor computer. With developing nanotechnology can make a machine that can create and maintain by own self.The equipments that can gropes and manipulates atoms are Scan Tunneling Microscope ( STM) and Atomic Force Microscope (AFM). Nanotechnology comes with the various aspect which is ability to settling pollution problem and green technology.

Page 2: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Pendahuluan Sesuai dengan namanya,nanoteknologi atau nanosains adalah ilmu pengetahuan dan teknologipada skala nanometer atau satu persemilyar meter.Nanoteknologi merupakan suatu teknologi yangdihasilkan dari pemanfaatan sifat-sifat molekul atau struktur atom apabila berukuran nanometer. Jadi apabila molekul atau struktur dapat dibuat dalam ukuran nanometer maka akan dihasilkan sifat-sifat baru yang luar biasa.Sifat-sifat baru inilah yang dimanfaatkan untuk keperluan teknologi, sehingga teknologi ini disebut Nanoteknologi.Sebelum membahas lebih jauh tentang nanoteknologi perlu dibahas tentang apa yang dimaksuddengan atom, molekul dan elektron dan bidang ilmu yang berkaitan dengan nanoteknologi.a. Teori Atom klasik Jika sebuah benda dibagi-bagi menjadi bagian kecil secara terus-menerus maka pada suatusaat akan sampai pada bagian terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi yang disebut atom.Menurut Demokritus (460-370 SM) atom adalah bagian terkecil dari suatu benda. Para ahlimenemukan keberadaan elektron dalam atom yang diawali oleh pengamatan J.J Thompson. Laludisusul dengan penemuan proton, netron, dan partikel inti oleh para ahli fisika. Ternyata protondan netron ini pun masih tersusun oleh partikel- partikel yang lebih kecil yang dikenal sebagaiquarks(kuark). Namun demikian istilah atom tetap digunakan walaupun disadari bahwa atombukan lagi bagian terkecil dari suatu benda. Pengertian ini masih relevan dalam analisa fisikadan teknik.

Gambar 1. Model Atom J.J Thompson

Dalam nanoteknologi pijakan utamanya adalah atom. Didalam atom terdapat elektron yangbergerak mengelilingi inti atom. Inti terdiri dari proton dan netron yang jumlahnya tergantungdari nomor atom (sama dengan jumlah elektron dan proton) serta nomor massa (jumlah proton+ netron). Beberapa atom membentuk unsur sebuah bahan. Unsur-unsur yang dikenal sebanyak103 dan telah disusun dalam tabel periodik.Unsur teringan adalah hidrogen,kemudian helium dst.Elektron bermuatan listrik negatif dan proton bermuatan listrik positif, itulah sebabnya elektronselalu berada mengelilingi inti atom, karena adanya gaya tarik inti. Jika elektron atau protonberdiri sendiri maka interaksi itu dilukiskan dengan Hukum Coulomb dimana gaya tarik-menarikmuatan tak sejenis atau tolak- menolak muatan sejenis berbanding lurus dengan besarnya muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak keduanya.Artinya gaya tarik makinkuat jika jarak muatan makin dekat dan semakin lemah jika jarak muatan jauh. Atom akan bersifat netral secara keseluruhan (jumlah elektron sama dengan jumlah proton). Namun kadangkala atom bisa melepaskan elektron dan juga bisa menangkap elektron dari sekitarnya (atom lain)tergantung pada elektronegativitasnya. Atom Klor (Cl) misalnya selalu ingin menangkap elektron

Page 3: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

sehingga kelebihan satu elektron dan atom natrium selalu ingin melepaskan electron sehingga kekurangan satu elektron. Atom yang kelebihan elektron disebut ion negatip dan kekuranganelektron disebut ion positip. Atom Cl akan membentuk ion Cl - dan atom Na akan membentuk ion Na+. Ion-ion ini memiliki sifat yang berbeda dengan atom netral. Ke-103 atom inilah yang merupakan dasar penyusunan berbagai benda di alam ini . Ibarat rumah-rumah disebuah kota akan tampak berbeda-beda tetapi semuanya terbuat dari bahan-bahandasar seperti bata,batu,pasir,semen,kayu,besi dan lain-lain. Hanya cara membangun dan jumlahbahan yang dipakai yang membedakan tiap-tiap rumah tersebut. Para ilmuwan kimia,fisika dannanoteknologi bekerja untuk membangun bahan yang merupakan kombinasi dari 103 atom (katakan begitu). Ibarat insinyur membangun rumah sesuai dengan idenya untuk mendapatkanbangunan rumah yang bagus dan indah.b. Atom membentuk Molekul dan Bahan Atom-atom dapat berikatan satu dengan yang lain membentuk molekul lewat mekanismeyang berlainan. Ada ikatan molekul ionik jika ikatan terbentuk antara atom-atom yang kepentingannya berlawanan dalam hal kepemilikan electron. Atom yang suka melepas elektron akan mudah berikatan dengan atom yang suka menangkap elektron dan membentuk molekul ionik. Contohnya adalah, NaCl dengan reaksi kimia Na+ + Cl- → NaCl. Ada juga molekuldengan ikatan kovalen yang terjadi karena kepemilikan bersama elektron. Artinya atom-atomtersebut tidak terlalu suka menerima atau melepas elektron, namun jika diberi atau elektron adadisekitarnya,elektron tersebut akan dipergunakan secara bersama-sama. Contoh untuk ini adalahikatan antara atom karbon dengan karbon (C-C) atau silikon dengan silikon (Si-Si). Adapulaikatan logam, ikatan Van der Walls dan jembatan hidrogen (pada air) yang juga berperan dalam pembentukan molekul. Mengapa atom-atom membentuk ikatan molekul ? Rupanya dalam keadaan inilah atom bisastabil dan tidak bereaksi (mengganggu) atom lain. Garam dapur (NaCl) misalnya, tidak berbahaya untuk dikonsumsi karena molekul NaCl stabil. Namun jika Na dan Cl berpisah membentuk Na+ dan Cl-

akan berbahaya karena ion-ion itu akan berikatan dengan atom/molekul lain dalam tubuh/darah kita. Cl-

misalnya sangat berbahaya (racun) dan menyebabkan korosi pada logam. Oleh karena itu kita tidakboleh mencuci mobil dengan air laut (air garam).Para ahli kimia mempelajari bagaimana membuat molekul-molekul baru, dengan cara memutuskan ikatanantara molekul yang satu dengan yang lain dan membentuk ikatan baru untuk membentuk molekul baru. Proses inilah yang disebut reaksi kimia. Karena elektron bertanggung jawab pada terbentuknya ikatan, dan reaksi kimia hanya merupakan proses pemutusan dan penyambungan ikatan, makaelektronlah yang menentukan sifat kimia suatu atom atau molekul. Keberadaan elektron (energi ikatannya) dipakai untuk menentukan jenis ikatan dalam molekul dan sekaligus mengenal jenis senyawakimia tertentu. Mengapa ? Karena keberadaan (energi ikat) elektron dari sebuah atom tergantung padaatom apa dia berikatan. Selain ikatan antara atom tadi, ada juga ikatan antara molekul dengan molekul. Molekul yangikatannya dengan molekul lain sangat lemah (tidak peduli satu terhadap yang lain) membentuk gas,sedangkan bila ikatan sedikit kuat akan membentuk zat cair dan ikatan yang sangat kuat membentuk zatpadat. Bentuk kepedulian satu sama lain dari molekul-molekul ini sangat dipengaruhi oleh temperatur.Akibatnya terjadi perubahan wujud pada benda-benda yang tampak sehari-hari seperti air. Pada suhu di bawah 0oC air berwujud es, di atas 0oC berwujud cair dan di atas 100oC berwujud gas (uap air).Benda dalam wujud padat merupakan kumpulan molekul-molekul yang terikat erat satu sama lainnyaseperti terdapat pada polimer. Polimer yang banyak kita kenal adalah plastik dan terdiri dari untaianpanjang molekul C dan H yang berbelit-belit seperti benang kusut. Kadangkala, bagi polimer kerasterdapat ikatan silang (cross link) antara rantai (benang) yang satu dengan yang lain. Ikatan itu bisaberupa ikatan C-H dengan C-H atau ditambahkan molekul lain atau bahan padat lain. Polimer merupakan pengulangan rantai-rantai karbon yang lebih sederhana dan disebut monomer. Contohnya,polystiren untuk gelas minuman dan lain-lain. Bila polimer tersusun atas monomer yang sama disebuthomopolimer dan jika dari monomer yang berbeda disebut kopolimer.

Page 4: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Gambar 2. Polimer (rantai molekul)

Dalam tubuh kita terdapat banyak polimer,contohnya molekul DNA (Deoxyribonucleid Acid)yang merupakan informasi genetik, protein dan gula (polisakarida). Dalam makanan terdapat seratselulosa sebagai polimer yang berasal dari tumbuh-tumbuhan . Peran polimer dalam tubuh sepertiDNA menarik perhatian dalam nanoteknologi.

Gambar 3. Molekul DNA

Zat padat yang dibentuk oleh molekul-molekul yang berikatan erat lainnya adalah keramik. Molekuldalam keramik tidak panjang seperti pada polimer, tetapi berdiri sendiri namun kompak (ikatan antarmolekulnya kuat). Oleh sebab itu molekul demikian disebut senyawa saja. Kebanyakan keramik tersusun dari senyawa oksida logam walaupun tidak selamanya demikian. Contohnya batu lempung yang terdiridari senyawa alumunimum oksida, pasir yang mengandung senyawa silikon Nanoteknologi berkecimpung mulai dari penggabungan atom atau ion menjadi molekul untukmembentuk struktur dalam orde nanometer yang berguna untuk menghasilkan barang-barang dalam kehidupan sehari-hari. Tentu saja nanoteknologi melakukan jugaproses-proses seperti reaksi kimia untuk membentuk zat cair atau padat seperti keramik, polimer, dan logam yang diatur (dimanipulasi) sedemikian rupa sehingga menghasilkan sifat-sifat kimia atau fisika yang baru. Bahkan lebih jauh lagi nanoteknologimengkombinasikan semua zat padat seperi keramik, logam dan polimer untuk membentuk material baruyang tidak ada di alam. Material baru ini menjadi material campuran dari dua atau tiga bahan yangdinamakan komposit. Bila struktur dari bahan-bahan campuran tadi dalam orde nanometer terbentuklahnano komposit.c. Prinsip Teknik Manipulasi Semua benda kecil atau besar bahkan makhluk hidup tersusun dari atom atom berukurannano. Karakteristik benda sangat bergantung pada susunan atomnya. Perbedaan struktur/ susunanatom dapat mengubah sifat molekul yang dihasilkannya.Jika atom-atom yang sama disusun ulangmembentuk stuktur yang berbeda, molekul atau materi akan membentuk sifat yang berbeda pula. Atom-atom yang terdapat dalam grafit sama persis dengan atom-atom sejenis yang terdapatdalam berlian (diamond) yang indah. Yang berbeda adalah susunan strukturnya saja. Atom-atomdalam partikel pasir sangat mirip dengan atom-atom dalam chip komputer yang canggih.Bahkan atom-atom penyusun air, udara,dan partikel debu sebenarnya sama dengan atom-atom dalam sebuah kentang! Sedikit saja susunan struktur atomnya diubah, karakteristik suatu benda

Page 5: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

bisa berubah drastis. Inilah konsep utama dalam nanoteknologi.

Gambar 4. susunan molekul grafit Gambar 5. susunan Molekul berlian

Sebenarnya prinsip yang digunakan dalam nanoteknologi sudah banyak diterapkan dalamukuran makro. Misalnya,manusia yang hidup pada zaman batu membuat berbagai peralatan danperkakas dari bebatuan yang digerinda. Untuk membuat peralatan logam,manusia melebur bijih logam dan membentuknya menjadi berbagai peralatan. Semua proses itu sebenarnya merupakan proses mengatur kembali susunan (memanipulasi) atom-atom dari material alami yang ada dibumi.Tetapi yang disusun ulang adalah tumpukan atomnya,bukan atom-atom individual.Seiring dengan berjalannya waktu, manusia terus mengembangkan teknik penyusunan ulang tumpukan atom tersebut sehingga ketepatannya semakin baik (semakin presisi) dan biayaproduksi semakin murah. Penyusunan ulang atom-atom dalam nanoteknologi mencapai tahappenyusunan ulang struktur atom individual, jadi bukan lagi tumpukan atom. Ide penyusunan ulang atom-atom individual dalam skala nano ini sebenarnya sudah adasejak beberapa dekade. Pada tahun 1959, si jenius Richard Feynman, pemenang Nobel Fisikatahun 1965 yang juga dikenal sebagai Father of Nanotechnology, menyatakan bahwa tiada satupun Hukum Fisika yang menunjukkan bahwa atom-atom tidak dapat dimanipulasi sesuai dengankemauan kita.Hanya saja kita masih belum berhasil melakukannya karena kita terlalu besar danatom-atom itu terlalu kecil untuk dikutak-katik susunannya. Yang penting adalah meletakkanmasing-masing atom pada tempat yang tepat sehingga terjadi interaksi antar atom sesuaidengan keinginan kita. Sama seperti saat kita bermain dengan lego. Makin kecil blok-blok lego,makin banyak variasi yang bisa kita buat. Ada satu prinsip dasar yang dipakai dalam memanipulasi atom. Molekul-molekul memilikiselektivitas yang unik. Sebagai contoh, atom bermuatan positip akan selalu menarik atom lainyang bermuatan negatip. Jika ada lebih dari satu atom bermuatan negatip,atom yang ditariknyaadalahyangmemiliki keelektronegatipan paling tinggi (gaya tarik-menariknya paling besar).Jikakita meletakkan atom-atom/molekul-molekul yang memiliki karakteristik yang sesuai dengankemauan kita,atom-atom tersebut otomatis langsung saling berinteraksi (self assembly). Karenamenggunakan atom individual, maka produk yang diperoleh tidak mengandung pengotor/kontaminannya. Prosesnya juga tidak menghasilkan polusi karena tidak ada produk samping,yang terbentuk hanyalah yang kita inginkan, tidak lebih dan tidak kurang. Selama ini kitaselalu menggunakan tumpukan atom,yang berarti bahwa ada banyak atom-atom yang sebenarnyatidak kita butuhkan tetapi atom-atom tersebut melekat pada atom yang kita inginkan. Di zaman yang semakin modern ini peralatan yang bisa diproduksi manusia sudahsemakin cangih karena pengotornya semakin sedikit. Ini berarti produknya semakin presisi.Tetapi ternyata semua produk yang dihasilkan dari teknologi yang sudah kita kenal saat inipun masih mengandung pengotor dan tingkat presisinya masih jauh dari sempurna. Artinya,semua masih mengandung eto/molekul-molekul yang tidak diperlukan dan beberapa kumpulan atom yang masih salah dalam peletakannya. Untuk dapat menghasilkan produk yang benar-benar presesi dibutuhkan teknologi yang bisa merekayasa molekul. Dengan melakukan rekayasa molekul kita dapat menyusun masing masing molekul satu-persatu dan meletakkannya pada tempat yang seharusnya dengan sangat presisi. Pada akhirnyaakan didapatkan produk dengan kualitas terbaik yang sesuai dengan keinginan dan kebutuhan.

Page 6: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Teori Pendekatan Nanoteknologi adalah rekayasa sistem fungsional pada skala molekul yang mencakup pekerjaan saat ini dengan konsep yang lebih maju.Dalam pengertian aslinya nanoteknologi mengacu pada kemampuan yang dapat diproyeksikan dalam membangun item dari bawah ke atas dengan menggunakan alat dan teknik yang dikembangkan hari ini untuk membuat lengkap suatu produk yang berkinerja tinggi. Satu nanometer adalah sama dengan satu persemilyar atau 10-9 meter. Sebagai perbandingan jarak antara atom-atom dalam molekul berada pada kisaran 0,12-015 nm dan DNA double-helix memiliki diameter 2 nm. Di sisi lain bentuk kehidupan terkecil makhluk seluler yaitu bakteri dari genus Mycoplasma panjangnya sekitar 2 nm.Dengan konvensi, nanoteknologi diambil dari rentang skala 0,1-100 nm mengikuti definisi yang dipakai oleh National Nanotechnology Initiative di Amerika Serikat. Batas bawah ditetapkan oleh ukuran atom (atom hidrogen memiliki ukuran yang terkecil,diameternya kira-kira seperempat nm) karena nanoteknologi harus membangun perangkat dari atom dan molekul. Batas atas maksimum sebesar ukuran atom yang terbesar yang termasuk katagori nanoteknologi.

Ada dua pendekatan utama yang digunakan dalam nanoteknologi yaitu pendekatan top downdan bottom Up. Pendekatan top down adalah mewujudkan struktur yang lebih kecil dari komponen/material yang lebih besar, sedangkan yang dimaksud dengan pendekatan bottom up dimana perangkat nanostruktur yang lebih besar dibangun dari komponen molekul/material yang lebih kecil.

Page 7: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Pendekatan Top Down (Perspektif Bahan-dari yang lebih besar menjadi yang lebih kecil) Pada proses pendekatan top down,teknologinya diawali dari pemilihan material dan berusaha untuk mewujudkan suatu struktur yang lebih kecil.Ini adalah proses yang banyak dilakukan dalam dunia teknologi informasi khususnya komputer dan mikroprosessor.Pabrik-pabrik mikroprosessor seperti IBM, Intel dan Motorola terus berusaha mempertinggi tingkat integrasi mikroprosessornya.Sekitar 10-15 tahun yang lalu,jarak antara gate/gerbang MOS (Semikonduktor Oksida logam) adalah 0,75 m dan level integrasinya adalah sekitar 100.000 -1 juta transistor dalam satu chip. Tapi pada Pentium IV, teknologi pemrosesan IC (Rangkaian Terintegrasi) yang dipakai telah berhasil memperkecil jarak antara gate/gerbang menjadi 0,125 m dan mencapai level integrasi hingga 100 juta transistor dalam satu keping chip.Jarak yang lebih kecil dari antar gerbang berarti makin kecilnya waktu yang diperlukan untuk perjalanan suatu elektron (artinya switching rate makin cepat) dan berarti pula makin kecilnya daya yang diperlukan prosessor tersebut. Lebih dari itu makin banyak fungsi yang dapat diintegrasikan dalam prosessor tesebut,seperti built in multimedia,pemrosesan suara dan sebagainya. Selain itu,teknologi pemrosesan IC ini mulai digunakan pula untuk mengintegrasikan fungsi-fungsi mekanik dan elektrik untuk membuat mesin,sensor atau aktuator pada ukuran mili,mikro hingga nano meter.Struktur mikro yang mengintegrasikan fungsi mekanik dan elektrik ini disebut dengan Micro Electro Mechanical System (MEMS). Sebagai contoh teknologi MEMS memungkinkan pembuatan array sensor tekanan yang berukuran kecil sehingga dapat diletakkan dimana saja,missalnya pada suatu struktur bangunan atau mesin.

Pendekatan Bottom Up (Perspektif Molekul-dari sederhana menjadi komplek) Tren dalam nanoteknologi condong ke pengembangan sistem dari bawah ke atas.Maksudnya,para ilmuwan dan teknisi tidak menggunakan materi berukuran besar lalu memotongnya kecil-kecil, tapi menggunakan atom serta molekul sebagai materi blok pembuatan yang fundamental. Konsep self-assembly (sistem dan alat yang mengembangkan dirinya sendiri berdasarkan pada reaksi kimia maupun interaksi yang lain antar komponen berskala nano juga menjadi tren utama dalam nanoteknologi.Pendekatan dari bawah keatas melibatkan manipulasi dari atom dan molekul untuk membentuk nano struktur . Pendekatan bottom up menghindari permasalahan dalam menciptakan suatu metoda ever-finer untuk mengurangi ukuran nanoskala. Sebagai gantinya nanostruktur akan diikat oleh atom dengan atom dan molekul dengan molekul dari tingkatan atomik yang sama dan terjadi secara alami. Model fabrikasi material dari bawah ke atas (bottom up) yang berlawanan dengan teknologi top-down konvensional seperti ini akan memungkinkan pengontrolan yang amat presisi akan sifat material yang akan terbentuk (misalnya bebas cacat). Kelebihan lainnya adalah dapat mengurangi timbulnya limbah saat fabrikasi karena hanya atom/molekul yang akan dipakai saja yang dimanipulasi (berbeda dengan metoda atas-bawah yang sering menimbulkan limbah akibat adanya material yang tidak terpakai) dan tentu saja kemungkinan penghematan enerji dan biaya.Salah satu hambatan pada pengaplikasian cara ini adalah adanya gerak Brown yang acak pada partikel. Gerakan ini menyebabkan molekul berbenturan dengan partikel secara acak. Atom juga memperlihatkan gerak Brown seperti gerakan yang acak dalam kaitan dengan temperatur,enerji kinetik mereka dan kekuatan ikatan yang memegang atom pada tempatnya menentukan derajat tingkat bagi atom yang pindah gerakannya.

Perkembangan Nanotekeknologi Nanoteknologi merupakan salah satu teknologi yang sedang berkembang di berbagai negara di dunia. Perkembangan teknologinano atau nanoteknologi ini terletak pada ukurannya yang semakin mengecil hingga berukuran 10^-9 mikrometer atau 10^-3 mikrometer, lebih kecil dari ukuran bakteri yang hanya 1-100 mikrometer. Seperti yang sudah disinggung sebelumnya, nanoteknologi sedang berkembang. Beberapa perkembangannya adalah sebagai berikut,

Page 8: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

1. Nanokomposit

Prinsip dari pembuatan nanokomposit ini adalah berkat ikatan-ikatan yang terjadi antara atom C, O, dan atom lainnya. Karena ikatan sudah dilakukan mulai dari bentuk Nano, maka akan menghasilkan suatu material yang lebih kuat pada saat menjadi material yang berukuran besar (tampak oleh mata). Nanokomposit digunakan pada plastik, dipelopori oleh pabrik mobil General Motor dan Toyota. Plastik akan lebih tahan gores, ringan-kuat, sehingga mengurangi beban mobil dan mengurangi biaya bahan bakar, umur pemakaian lebih panjang. Toyota telah mempergunakan sejak 2001 untuk bumper, dapat mengurangi berat hingga 60% dan dua kali lebih tahan benturan dan gores. Industri transportasi akan dapat menarik keuntungan dari penggunaan nanokomposit ini. Nanoclay dapat meningkatkan ketahanan akan permeabilitas sehingga bagus untuk penggunaan pengemas makanan dan minuman. Selain itu nanoclay juga dapat dipergunakan untuk mengurangi kemudahan plastik untuk terbakar. Nanoclay dilapisi dengan butyl rubber membuat bola tennis lebih memantul dan tahan lama.

2. Nanokristal

Logam nanokristal mempunyai kekuatan mekanik lebih tinggi, lebih tahan gores, sehingga dapat digunakan sebagai ‘bearing’ atau alat lain seperti komponen komputer, sensor dan lainnya. Kekerasan logam meningkat dua hingga tiga kali lipat. Nano kristal juga dapat mengabsorb dan memancarkan cahaya dengan berbeda warna (Quantum DotTM). Nanosilver telah dipasarkan, dapat dimasukkan kedalam polimer, tekstil, dapat membunuh bakteri dalam waktu 30 menit. Nano kristal dapat mengabsorb cahaya matahari lebih bagus sehingga dapat dipergunakan untuk alat potovoltaik.

3. Nanopartikel

Page 9: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Dipergunakan pencegah kotor pada pakaian dimana pada permukaan direkatkan bulu-bulu dengan ukuran nano sehingga mirip permukaan daun talas. Polimer ukuran nano mulai dari 10 nm hingga 100 nm dipergunakan untuk cat tembok luar, perekat, pelapis kertas, pelapis kain, juga kosmetik sebagai penahan sinar UV. Penahan cahaya matahari juga merupakan contoh penggunaan nanopartikel. Karena ukuran yang kecil sehingga mudah didespersikan dan mengabsurb sinar UV. Penggunaan penahan cahaya ini sangat luas di Australia hingga menguasai pasar 60%. Nanopartikel alumunium dipergunakan untuk campuran propelan (bahan bakar) dapat mempercepat pembakaran hingga dua kali lipat. Nano tembaga dicampurkan minyak pelumas untuk mencegah keausan mesin. Nano kalsium dan posfat komposit dipergunakan sebagai tulang sintetis sebagai penggan tulang manusia.

4. Bahan NanostrukturNanodyne membuat logam paduan dengan sintering komposit bubuk dari Tunsten-karbida-kobalt yang mempunyai ukuran partikel 15 nm. Diperoleh bahan mempunyai kekerasan sama dengan intan dan dipergunakan untuk alat pemotong, bor, bahan mesin jet, bahan tahan peluru. Kodak memproduksi OLED (‘organic light emitting diode’) layar berwarna sehingga memungkinkan diperolehnya layar yang lebih tipis, lentur, kurang konsumsi enerji untuk layar komputer, telepon genggam, televisi dan lainnya. OLED diharapkan dapat menggantikan Tabung TV, LCD (liquid crystal display).

5. NanotubesMirip dengan serat mempunyai diameter beberapa nanometer, sangat kuat, bersifat konduktor, dapat pejal atau beronggar. Carbon nanotube berdasarkan emisi elektron dapat dipergunakan pula untuk layar monitor monokrom. Dari BBC News dilaporkan: riset sedang dikembangkan nanotube dengan lebar separuh molekul DNA dipergunakan untuk menyalurkan cahaya ‘near-infra red’ dari laser ke sel kanker. Kemudian jaringan kanker dipanaskan dengan cahaya tersebut hingga 70oC dalam waktu 2 menit dan sel menjadi rusak. Jika berhasil cara ini akan menggantikan penggunaan kemoterapi yang merontokan rambut.

6. NanokatalisKatalis skala nano berbasis gel dapat dipergunakan untuk mencairkan batu bara yang kemudian dijadikan minyak disel, bensin. Cara ini disukai karena dapat mengurangi kadar belerang pada penggunaan batubara. Ukuran nano mempunyai permukaan yang sangat luas. Sehingga sangat efektif, murah untuk dipakai sebagai katalis konverter pada mobil.

7. NanofilterSerat alumina ukuran nano dapat dipakai untuk menyaring partikel ukuran sangat kecil, 99,9999% virus dengan kecepatan aliran beberapa ratus kali lebih besar dibanding membran ultra filtrasi. Sehingga air minum tidak memerlukan sterilalisasi lagi.

Nanoteknologi berdampak di bidang ilmu pengetahuan dan kerekayasaan serta setiap sisi kehidupan manusia sebagaimana yang kita ketahui dalam dekade pertama abad ke-21 ini. Banyak yang percaya nanoteknologi mampu menyembuhkan sebagian besar penyakit medis pada manusia. Memang aplikasi sebagian besar inovasi pada nanoteknologi saat ini hanya bersifat spekulatif dan teoritis, tapi sudah banyak juga yang menjadi aplikasi praktis. Tabung nano karbon, molekul karbon berbentuk pipa yang berstruktur unik serta punya sifat-sifat yang dimiliki arus listrik adalah salah satu contohnya. Tabung nano karbon sudah diaplikasikan pada layar beresolusi tinggi dan memperkuat materi-materi di bidang industri. Aplikasi praktis nanoteknologi terkini yang lainnya adalah penciptaan baju anti-noda. Itulah beberapa contoh kegunaan nanoteknologi masa kini.

d.Rahasia alam sebagai sumber inspirasi Nanoteknologi.

Alam merupakan ahli teknologi yang sesungguhnya. Ahli biologi sebenarnya telah meneliti proses biologis yang terjadi pada alam tetapi sulit untuk menemukan rahasia kesempurnaan prosesitu. Karena berukuran sengat kecil dan sukar diamati. Namun dengan dikembangkannya

Page 10: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

nanoteknologi para ahli biologi dapat menguak rahasia alam itu dengan mudah. Berikut ini akandibahas contoh proses biologis secara sempurna yang dilakukan oleh alam.1. Proses manipulasi nitrogen oleh bakteri pada tanaman Bakteri merupakan organisme kecil dengan ukuran 1000 nm yang menyimpan kehebatanyang tidak bisa ditandingi oleh para ahli kimia.Hal ini dapat dilihat dalam dunia tumbuhan,yangdibutuhkan oleh tumbuhan agar dapat tumbuh besar adalah nitrogen. Jumlah gas nitrogen yangterdapat di sekitar kita tersedia sangat melimpah bahkan jumlahnya hamper empat kali lebih banyak dari oksigen tetapi karena atom nitrogen di udara telah memiliki pasangan, maka sangatsukar diikat oleh tumbuh tumbuhan.Orang yang gemar bercocok tanam biasanya memberikan pupuk yang banyak mengandungnitrogen yang bahan dasarnya amoniak. Amoniak adalah molekul yang tersusun dari satu atomnitrogen dan dua atom hidrogen. Nitrogen dalam amoniak sangat mudah untuk dipiasahkan sehingga tumbuhan bisa memanfaatkannya. Proses pembuatan amoniak sangat sukar yaitumemaksa gas nitrogen agar terlepas dari pasangannya dengan cara menggabungkannya dengangas nitrogen dan metode ini disebut metode Haber-Bosh yaitu dengan mengunakan tekanan200 kali dari tekanan udara normal dan memberikan panas sekitar 500oC . Hasil yang diperoleh dalam metode ini hanya 18% dari atom nitrogen yang bisa membentuk amoniak, sangat kurangjika dibandingkan dengan usaha yang dilakukan.

Gambar 6. Bakteri Cynobacteria

Bakteri cyanobacteria dan rhizombium melakukan metode yang lebih hebat dari metodeHaber-Bosh, yaitu dengan melakukan manipulasi atom-atom untuk mengikat nitrogen di udarayang sangat sukar sekali untuk terlepas dengan atom nitrogen lainnya dan hal ini berlangsungpada suasana yang biasa. Hal ini merupakan rahasia dari bakteri yang sampai saat ini belum dapat diungkap.2. PenyimpananData Nano Salah satu aspek yang ramai dibicarakan didalam nanoteknologi adalah penyimpanan data, dimana walaupun dengan ukuran yang sangat kecil ternyata nanoteknologi mempunyai ruang penyimpan data atau informasi yang cukup luas. Teknologi yang ada saat ini tak bisa menghasilkan ruang penyimpanan data sebesar nanoteknologi yaitu semua informasi yang berkaitan denganproses-proses biologis makhluk hidup. Salah satu tempat penyimpanan data nano teknologi inibernama DNA (Deoxyribo Nucleic Acid). DNA yang berbentuk rantai panjang berpilih sepertitangga putar ini merupakan tempat menyimpan informasi mengenai data genetik makhluk hidup.Karena rantai DNA inilah seorang anak memiliki wajah yang mirip dengan ayahnya, bahkan tidak hanya wajah tapi sifat, karakter dan kepandaian orang tua ikut diturunkan melalui informasigenetik yang ada dalam DNA. Bahkan informasi penyakit oleh orang tua juga ikut ditransferkepada anaknya. Hasil riset DNA kini sudah menampakan hasilnya yaitu kloning pada dambayang dapat dilihat pada gambar dibawah ini,dimana domba hasil kloning memiliki ciri-ciri, sifatdan karakter dari domba sumber DNA.

Page 11: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Gambar 7. hasil kloning domba

3. KomputerDNAKomputer dan DNA adalah dua istilah yang dipergunakan dalam konteks sangat berbeda.

DNA merupakan istilah di dunia biologi dan genetik,sedangkan komputer popular dalam duniainformatika dan teknologi modern. Ternyata selain sebagai penyimpanan informasi, DNA juga dapat dimanfaatkan sebagai mesin penghitungan yang sengat jauh lebih pandai dibandingkandengan komputer.Alkisah ada seorang ilmuwan komputer yang bekerja di University of Southern Californiabernama Leonard M Adleman. Suatu malam Adleman sedang asyik membaca buku biologi,“Molecular Biology of the Gene”, yang ditulis James Watson, ahli biologi yang pernah memenangi Nobel pada tahun 1962 atas penemuan struktur DNA Double-Helix pada tahun 1953. Ia sangat terpesona dengan isi buku tersebut, sampai-sampai ia tidak bisa tidurmalam itu. Bayangan rantai DNA yang berpilin terus saja mengusik pikirannya. Tiba-tiba saja Adleman melompat dari tempat tidurnya. Terjadi pencerahan, Ia menyadari sesuatu yang sangat menarik: Sel hidup manusia mengolah dan menyimpan informasi dengan cara yangsangat mirip dengan program komputer.Malam itu juga Adleman langsung membuat sketsa penting tentang DNA Computer (KomputerDNA). Komputer yang kita kenal sehari-hari menggunakan data biner (binary data) untuk menyimpan dan mengolah informasi atau perhitungan. Data biner ini merupakan sistem angkaberbasis dua,yaitu 0 dan 1. DNA, singkatan dari deoxyribose nucleic acid, menyimpan dan mengolah informasi genetika manusia dalam molekul-molekul yang diberi kode huruf A,C,Tdan G. A adalah inisial untuk adenine, C untuk cytosine, T untuk thymine, dan G untuk guanine.

Gambar 8. adenine,guanine,cytosine dan thymine dalam molekul DNA.

Adenine hanya bisa berpasangan dengan thymine, guanine hanya bias berpasangan dengancytosine. Ini berarti bahwa jika ada satu rantai DNA yang memiliki kode AACTAGGTC, makapasangannya pasti TTGATCCAG. Kedua rantai itu akan berpasangan dan membentuk struktur berpilin yang kita kenal sebagai Double-Helix. Enzim dalam sel hidup membaca data-data genetik

Page 12: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

yang tersimpan dalam DNA (dalam bentuk kode A, C, T, G tadi) menggunakan cara yang sangatmirip dengan cara computer dalam membaca data biner. Analogi antara keduanya inilah yang dimanfaatkan dalam komputer DNA. Adleman mempublikasikan perhitungan dasar komputer DNA dalam Jurnal Ilmiah Science pada tahun 1994 . Sejak itu ilmuwan-ilmuwan seluruh dunia berbondong-bondong melakukan penelitian untuk mengembangkan computer canggih yang sistemnya meniru dari sel makhluk hidup ini. NASA,Pentagon serta banyak lagi lembaga dan agenfederal berlomba-lomba mengucurkan dana untuk penelitian yang dapat menghasilkan DNA sintetik yang kemudian dipakai untuk penelitian yang berusaha mengembangkan sistem komputer masadepan ini.a. DNA yang dapat berhitung. Adleman berhasilmembuktikan pemikirannya bahwa DNAdapat "berhitung". Ia menggunakan masalah perhitungan matematika yang dikenal sebagai travelling salesman problem (TSP), yaitumasalah klasik yang mencoba mencari rute terpendek yang bisa dilalui seorang salesman yang ingin mengunjungi beberapa kota tanpa harus mendatangi kota yang sama lebih dari satu kali.Jika jumlah kota yang harus didatangi hanya sedikit,misalnya hanya lima kota. Persoalan ini dapatdipecahkan dengan sangat mudah. Bahkan tidak memerlukan komputer untuk menghitungnya.

Gambar 9.Pembuktian Adleman (rantai DNA double-helix dengan asumsi 5 kota)

Tetapi masalahnya menjadi rumit jika ada lebih dari 20 kota yang harus didatangi. Ada begitubanyak kemungkinan yang harus dicoba dan diuji untuk menemukan jawabannya. Komputer DNA yang dibuat Adleman berhasil memecahkan perhitungan ini dengan menggunakan tujuhkota sebagai percobaan awal. Masing-masing kota dan semua kemungkinan rute dilambangkanoleh satu rantai DNA yang masing-masing memiliki kode yang spesifik. Semua rantai DNA inikemudian direaksikan dan membentuk rantai double-helix secara alamiah. Rantai-rantai yangsudah berpasangan inimelambangkansemua kemungkinan rute. Untuk mencari rute yang benar, Adleman menambahkan enzim yang secara alamiah akan menghancurkan molekul yangmelambangkan rute yang salah. Satu-satunya rantai yang tersisa adalah rantai yangmelambangkan jawaban yang dicari, yaitu rute terpendek yang menghubungkan ketujuh kota tersebut tanpa harus melewati masing-masing kota lebih dari satu kali. Komputer DNA ciptaanAdleman berhasil menyelesaikan perhitungan TSP untuk tujuh kota ini dalam waktu beberapahari. Padahal, komputer biasa yang kita gunakan sehari- hari bisa menyelesaikannya hanya dalamhitungan menit. Komputer masa depan, tetapi justru kalah dengan komputer klasik? Jadiuntuk apa para ilmuwan di seluruh dunia berlomba-lomba mengembangkan komputer DNA ini? Ada satu rahasia yang merupakan keunggulan utama komputer DNA. Enzim-enzim yangterlibat bekerja secara paralel. Komputer klasik membaca dan mengolah data secara linier(berurutan). Melibatkan data dalam jumlah besar, komputer klasik akan sangat kerepotan mengolah data-data yang luar biasa banyaknya. Penghitungan membutuhkan waktu yang sangat

Page 13: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

lama karena dilakukan satu per satu. Di sinilah keunggulan komputer DNA, Untuk jumlah datayang sangat banyak, komputer DNA dapat melakukan penghitungan jauh lebih cepat karena semua prosesnya dilakukan secara paralel (bersamaan).b. DNA Gudang Penyimpan Informasi. Ukuran molekul DNA yang sangat kecil juga merupakan keunggulan komputer masa depan ini.Satu gram DNA yang telah dikeringkan memiliki kapasitas menyimpan informasi dalam jumlah yang sama dengan satu triliun compact disc (CD). Padahal, satu gram DNA kering itu ukurannyahanya sebesar butiran gula pasir.Dengan semakin majunya perkembangan teknologi,jumlah datadan informasi pun semakin bertambah. Lama-kelamaan, data yang berlimpah ini tidak dapat lagidisimpan dalam memory chip komputer yang terbuat dari silikon seperti yang selama ini kita gunakan. DNA merupakan alternatif yang sangat menjanjikan. Lagi pula, mikroprosesor yang kita gunakan dalam komputer klasik biasanya terbuat dari bahan-bahan yang bersifat racun sehingga mencemari udara dan lingkungan . Biochip (chip biologis) yang terbuat dari DNA merupakan teknologi yang "bersih". Kita juga tidak akan pernah kehabisan DNA selama masih ada sel-selmakhluk hidup. Ini menjadikannya sumber daya yang sangat murah. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi komputer DNA menunjukkan perkembangan yangsangat menggembirakan. Komputer DNA buatan Adleman mereaksikan DNA cair dalam tabungtabung reaksi. Pada bulan Januari 2000, jurnal ilmiah Nature mempublikasikan keberhasilan parailmuwan di University of Wisconsin di Madison yang melekatkan DNA pada permukaan padatgelas dan emas. Ini berarti komputer DNA dapat dibuat dalam bentuk chip padatan yang miripdengan chip komputer konvensional. Pada tahun 2001 seorang ilmuwan dari Weizmann Institute of Science di Israel, EhudShapiro, mendapatkan paten atas komputer DNA yang dibuatnya. Komputer DNA buatanShapiro ini hanya terdiri atas satu tetes air saja. Komputer terkecil di dunia ini menggunakanmolekul-molekul DNA dan enzim-enzimnya dalam satu tetes air tersebut sebagai sarana input(masukan data), output (keluaran data), software (perangkat lunak), dan hardware (perangkatkeras). Pada Februari 2003, penemuan ini akhirnya tercatat dalam Guinness World Records sebagai "The Smallest Biological Computing Device" atau Komputer Biologis Terkecil di Dunia. Hebatnya lagi, komputer supermini ini memiliki kecepatan 100.000 kali lebih cepat daripada komputer konvensional tercanggih yang ada saat ini.4. MesinYang Mandiri Hal yang dapat dipelajari dari alam adalah kemampuan dari sel biologi untuk mandiri.Inilah kelebihan dari sel-sel biologi yang belum dapat ditiru oleh teknologi modern. Contohnyaadalah sel darah merah yang bisa mengatur sendiri yaitu mengangkat oksigen dalam darah untukmetaboisme tanpa harus disuruh dan diprogram seperti mesin buatan manusia. Jika ada kerusakan mereka mampu memperbaiki diri sendiri,sel biologi juga mandiri dalam memperbanyak diri. Sifatini disebut self reproduction dan self assembly, artinya bisa mereproduksi sel-sel sejenis. Menurut para ahli nanoteknologi jika dapat menguasai rekayasa tingkat atom/molekul, maka kita dapat memprodusi mesin-mesin nano yang bisa berlaku seperti mesin hidup.Mesin yang bisa mengatur dirinya dalam melaksanakan tugas dan dapat pula memproduksi sendiri mesin-mesin nano yang sama persis. Sel-sel hidup tersusun dari atom-atom, karena itudengan memanipulasi atom kita bisa membuat mesin nano dengan meniru struktur hidup.Alam telah begitu mahir dalam menerapkan nanoteknologi,kini kita tinggal beberapa langkah lagidi depan revolusi iptek yang sesungguhnya.

Page 14: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Gambar 10. Ilustrasi mesin yang mampu membuat dirinya sendiri (self- reproduction)

Gambar 11. Robot Nano yang bekerja dengan sendirinya

e. Alat Analisa Dan Karakterisasi Nanot eknologi Untuk melihat suatu atom atau molekul untuk direkayasa diperlukan peralatan yang canggihdan supersensitif,tetapi mikroskop tidak dapat melihat dalam ukuran skala nano. Ini disebabkanukuran atom atau molekul yang lebih kecil dari panjang gelombang cahaya tampak yaitu pada panjang gelombang antara 500-700 nm.Tetapi dengan berasumsi bahwa ketika tidak melihat hal yang dilakukan adalah meraba, duaahli fisika Heinrich Rohrer dan Gerd Karl Binnig membuat mikroskop peraba pada tahun 1981yang dikenal dengan nama Scan Tunneling Microscope (STM). Dua fisikawan ini mendapatnobel atas karyanya pada tahun 1986.

Gambar 12. Heinrich Rohrer dan Gerd Karl

Page 15: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

STM adalah singkatan dari Scan Tunneling Microscope yaitu suatu peralatan yang berguna untuk melihat struktur material berdasarkan distribusi elektron atom-atom permukaan ketika diberi medan listrik yang besar antara permukaan sampel dengan sebuah jarum yang ukurannya dalam nanometer. Karena muatan selalu berkumpul diujung yang tajam, maka jarum ini mesti sekecil-kecilnya agar dihasilkan medan listrik yang besar. Jarum ini didekatkan padapermukaan sampel lalu diberi beda potensial yang tinggi untuk menghasilkan medan listrik yang besar antara jarum dan permukaan sampel. Karena medan listrik yang besar ini maka elektronelektron dari atom-atom pada permukaan logam berusaha melompat keujung jarum tadi. Keluarnyaelektron ini dapat diamati dengan bantuan komputer sehingga distribusi elektron yang juga menunjukan distribusi atom dapat diperoleh.

Gambar 13. Sistem kerja Scan Tunneling Microscope

Gambar 14. Alat Scan Tunneling Microscopy

Alat ini berguna untuk menggambarkan kedudukan atom di permukaan sampel untukmenentukan lekukan permukaan bahan. Gambar yang dihasilkan dengan STM ini mampumencapai ketelitian sampai 1/25 dari ukuran diameter atom tunggal sehingga membuatgambar yang dihasilkan dapat terlihat dengan jelas meskipun objek aslinya hanya berordebeberapa nanometer saja. Dengan ketelitian seperti itu, gambar tiga dimensi yang dihasilkanoleh STM ini mampu menangkap permukaan sebuah material dengan baik yang sangat berguna terutama pada penelitian dasar material nano seperti kekasaran permukaan,observasi cacat pada permukaan, serta penentuan ukuran molekul dan agregat padapermukaan sebuah material.

Page 16: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Gambar 15. Bentuk 3 dimensi yang dihasilakan oleh STM

Pada tahun 1985 Benning mengusulkan ide yang lebih sederhana lagi yaitu untuk bahan yang memiliki konduktifitas rendah dibuatlah Atomic Force Microscope (AFM). Mikroskop inibenar-benar menyentuh permukaan struktur permukaan atom secara akurat. Dimana ujung jarum AFM disentuhkan dan digerakkan perlahan-lahan sepanjang permukaan struktur dariatom molekul dapat dilihat pada gambar. Jarum AFM mempunyai pegas yang bisa meregangdan merapat sesuai dengan permukaan atom.

Gambar 16. Jarum AFM yang digerakan sepanjang permukaan stuktur atom.

Gambar 17. alat Atomic Force Microscope

Dengan kedua alat inilah para para peneliti akhirnya mampu merekayasa untuk menyusun atom-atom dalam skala nano yang sangat dibutuhkan dalam teknologi nano.Berbagai temuan yang spektakuler di banyak bidang mulai dari semikonduktor, metalurgi, elektro kimia, bahkan biologi molekular mampu diungkap oleh alat STM dan AFM ini

Page 17: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

Kesimpulan

Nanoteknologi atau nanosains adalah ilmu pengetahuan dan teknologi pada skala nanometeratau satu persemilyar meter dengan ukuran inilah atom dan molekul dapat dimanipulasi disusunkembali sehingga menghasilkan sifat-sifat yang sesuai dengan keinginan . Peralatan untuk meraba dan memanipulasi atom yaitu Scan Tunneling Microscope/STM dan Atomic Force Microscope/AFM. Beberapa hasil dari pengembangan nanoteknologi belakangan ini antara lain nanokristal, nanokomposit,nanopartikel,bahan nanostuktur,nanotubes,nanokatalis dan nanofilter. Beberapa rahasia alam yang mulai terungkap sebagian atau seluruhnya oleh nanoteknologiantara lain adalah proses manipulasi nitrogen oleh bakteri pada tanaman, penyimpanan data nano, komputer DNA, DNA yang dapat berhitung, DNA gudang Penyimpanan Informasi dan mesin yang mandiri.

DNA merupakan gudang penyimpanan data yang terbesar yang ada saat ini dan telah diciptakan komputer DNA yang kecepatannya jauh melebihi kecepatan komputer transistor.Dengan perkembangan nanoteknologi bisa dibuat mesin yang bisa menciptakan dan memperbaikidiri sendiri.

Nanoteknologi datang dengan berbagai aspek yaitu kemampuan untuk mengatasi persoalan polusi dan merupakan teknologi yang ramah lingkungan.

Saran

Nanoteknologi merupakan satu pilihan yang paling baik didalam memecahkan banyak masalah di dalam kehidupan dan lingkungan hidup. Oleh karena itu, Marilah kita semua (pemerintah,pemerhatiIPTEK,akademisi,pengusaha dan seluruh komponen masyarakat Indonesia) untuk mulai menaruh perhatiannya pada nanoteknologi, mengembangkan dan merumuskan kebijakan yang tepat untukriset nanoteknologi yang tepat guna bagi bangsa dan masyarakat Indonesia.

Page 18: Koleksi Perpustakaan UPN Veteran Jakartalibrary.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_ilmiah/Bina_teknika/... · Perbedaan struktur/susunan atom dapat mengubah sifat molekul yang

Koleksi Perpustakaan UPN "Veteran" Jakarta

DAFTAR PUSTAKA

1. http://www.nano.gov2. http://www.cmc.ca/Events/Conferences/MRD98SIA/3. http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.htmlhttp://www.nobel.se/chemistry/ laureates/2000/press.html4. http://www.englib.cornell.edu/scitech/w96/DNA.html;5. http://www.gg.caltech.edu/~winfree/old_html/DNAresearch.html

6. John C. Miller, Ruben Serrato, Jose Miguel Represas-Cardenas, and Griffith kundah, 2005, The Handbook Of Nanotechnology.

7. Dedy Hermawan Bagus Wicaksono,2001, Dimensi Wartasains Dan Teknologi8. Dr. kembato, 2005, Gelombang Nano Teknologi, Jakarta, Penerbi YSM9. Prof. Yohanes Suya, Ph.D, 2004, Nano Teknologi :Teknologi Terkini Menyambut Masa Depan., Jakarta, Penerbit PT Bina Sumber Daya MIPA10. R. W. Siegel, E. Hu and M.C. Roco, 1999. Nanostructure Science and Technology. A World Wide Study.11. Google search; Nanotechnologi12. Google search; Nanomolekular13. Google search; computer DNA14. Google search; atom15. Google search; molekul16. Mario E.Poli, Teknologi Masa Depan “Nanoteknologi”,Univ.Sam Ratulangi,Manado,2006