Nanoteknologi bila dilihat dari pembagian suku
katanya, terbagi menjadi 2 suku kata yaitu nano dan teknologi, nanos
berasal dari bahasa Yunani yang berarti satu per satu miliar.
Maka nanoteknologi adalah ilmu pengetahuan dan teknologi yang
mengontrol zat, material dan sistem pada skala nanometer, sehingga menghasilkan
fungsi baru yang belum pernah ada. Ukuran 1 nanometer adalah 1 per satu milyar
meter (0,000000001 m) bisa dibandingkan denga 50.000 kali lebih kecil dari
ukuran rambut manusia. Nano teknologi
merupakan suatu teknologi yang dihasilkan dari pemanfaatan sifat-sifat
molekul atau struktur atom apabila berukuran nanometer. Dengan teknologi
ini dapat membuat zat menjadi ukuran yang sangat kecil, dan karena itu pula
maka sifat dan fungsi zat tersebut bisa diubah sesuai dengan yang
diinginkan. Semua benda yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari tersusun
dari atom-atom berukuran nano. Bahkan makhluk hidup, termasuk manusia, juga
tersusun dari atom-atom. Karakteristik atau sifat dari semua benda itu sangat
bergantung pada susunan atom-atomnya. Sehingga, sedikit saja susunan struktur
atomnya diubah, karakteristik suatu benda bisa berubah drastis. Inilah konsep
utama dalam nanoteknologi. Sebelum membahas lebih jauh tentang nano
teknologi perlu dibahas tentang apa yang dimaksud dengan atom, molekul dan
elektron dan bidang ilmu yang berkaitan dengan nano teknologi.
Jika sebuah benda dibagi-bagi menjadi bagian kecil
secara terus-menerus maka pada suatu saat akan sampai pada bagian terkecil yang
tidak dapat dibagi-bagi lagi yang disebut atom. Atom adalah bagian terkecil
dari suatu benda, hal ini yang diungkapkan oleh Demokritus (460-370
SM). Kemudian para ahli menemukan keberadaan elektron dalam atom yang diawali
oleh pengamatan J.J Thompson. Lalu disusul dengan penemuan proton, netron, dan
partikel inti oleh para ahli fisika, ternyata proton dan netron ini pun masih
tersusun oleh partikel-partikel yang lebih kecil yang dikenal sebagai
quarks(kuark). Namun demikian istilah atom tetap digunakan walaupun disadari
bahwa atom bukan lagi bagian terkecil dari suatu benda. Pengertian ini masih
relevan dalam analisa fisika dan teknik.
Dalam nano teknologi pijakan utamanya adalah atom
yang didalamnya terdapat elektron yang bergerak mengelilingi inti atom yang
terdiri dari proton dan netron yang jumlahnya tergantung dari nomor atom (sama
dengan jumlah elektron dan proton) serta nomor massa (jumlah proton + netron).
Beberapa atom membentuk unsur sebuah bahan. Unsur-unsur yang dikenal sebanyak
103 dan telah disusun dalam tabel periodik. Unsur teringan adalahhidrogen, lalu helium dan lainnya.
Elektron bermuatan listrik negatif dan proton
bermuatan listrik positif, itulah sebabnya elektron selalu berada mengelilingi
inti atom, karena adanya gaya tarik inti. Jika elektron atau proton berdiri
sendiri maka interaksi itu dilukiskan dengan hukum coulomb dimana gaya
tarik-menarik muatan tak sejenis atau tolak-menolak muatan sejenis berbanding
lurus dengan besarnya muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak keduanya. Artinya gaya tarik makin kuat jika jarak muatan makin
dekat dan semakin lemah jika jarak muatan jauh. Atom akan bersifat netral
secara keseluruhan dan semakin lemah jika jarak muatan jauh.
Pertama
kali konsep nanoteknologi diperkenalkan oleh Richard Feynman pada sebuah pidato
ilmiah yang diselenggarakan oleh American Physical Society di Caltech
(California Institute of Technology), 29 Desember 1959. dengan judul “There’s
Plenty of Room at the Bottom”. Ia menjelaskan mengenai sebuah ide mengagumkan
mengenai cara memanipulasi dan menguasai benda-benda dalam skala sangat kecil
dengan cara membangun dan membentuk atau menyusun setiap atom secara bertahap.
Ia juga menjelaskan bagaimana 24 seri Encyclopedia Britannica dapat ditulis di
atas kepala jarum pentul, dan tulisan-tulisan tersebut dapat dibaca dengan
mikroskop elektron. Idenya cukup sederhana: tuliskan teks-teks yang sangat
kecil dan rubahlah skalanya menjadi lebih kecil tanpa mempengaruhi resolusi. Ia
menyarankan untuk menggunakan bagian dalam dan bagian permukaan atom untuk
menyimpan informasi-informasi tersebut. Feynman pun mengakui bahwa ini
merupakan berita lama bagi para biologis karena mereka telah mempelajari
sel-sel protein seperti DNA sejak lama. Maka dari itu, Feynman menekankan pada
pembaharuan mikroskop untuk merubah sudut pandang dunia. Tidak lama kemudian,
pada tahun 1965 Feynman pun mendapatkan Nobel di bidang fisika kuantum bersama
dengan Tomonaga dan Schwinger. Tidak mengherankan, Feynman juga disebut sebagai
kakek dari nanoteknologi. Istilah nanoteknologi pertama kali diresmikan oleh
Prof Norio Taniguchi dari Tokyo Science University tahun 1974 dalam makalahnya
yang berjudul “On the Basic Concept of ‘Nano-Technology’,” Proc. Intl. Conf.
Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering, 1974.“ Pada
tahun 1980-an definisi Nanoteknologi dieksplorasi lebih jauh lagi oleh Dr.
Eric Drexler melalui bukunya yang berjudul “Engines of Creation: The
coming Era of Nanotechnology”.
Nanoteknologi bertujuan untuk menciptakan
material-material baru masa depan, bahkan mesin-mesin dan robot-robot seukuran
partikel. Material-material itu akan bisa lebih kuat dari intan, super ringan,
tahan panas dan dingin dengan skala yang ekstrim, mampu menghantarkan listrik
lebih baik, lebih tahan lama, ramah lingkungan dan seterusnya. Tentu saja nanoteknologi melakukan juga proses-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 nanoteknologi
mengkombinasikan semua zat padat seperi keramik, logam dan polimer untuk
membentuk material baru yang tidak ada di alam. Material baru ini menjadi
material campuran dua atau tiga bahan dan dinamakan komposit. Bila struktur
dari bahan-bahan campuran tadi dalam orde nanometer terbentuklah nano
komposit.
Aplikasinya benar-benar dahsyat dan akan merubah
seluruh dunia. Bayangkan bila kita bisa menciptakan berbagai material baru jauh
lebih ringan dan kekuatannya 100 kali lebih dari baja. Material hebat ini diberi nama Carbon Nano-Tube (CNT). Material ini
hanya tersusun dari atom karbon (C), seperti grafit dan berlian. Kita bisa menciptakan kerangka
super kuat untuk mobil, pesawat terbang, atau bangunan dan jembatan. Dengan
bobotnya yang lebih ringan, semua mobil dan pesawat juga akan lebih hemat
energi. Kita bisa menciptakan baju anti kusut dan tahan noda. Kita juga bisa
menciptakan robot berukuran bakteria, nanobots, dan memasukanya ke dalam tubuh
manusia. Fungsinya bisa dari menyembuhkan penyakit, menghancurkan sel-sel
kanker, bahkan memperkuat tubuh manusia (Feynman, ”Swallowing the Doctor”).
Nanobots ataupun nanoparticles bahkan nantinya diperkirakan juga akan bisa
kembali menutup lubang ozon. Dengan komponen seukuran nano, kita bisa membuat
supercomputer sebesar kotak korek api, dan media penyimpanan data yang
menyimpan jutaan gigabyte informasi tentang umat manusia dan seluruh alam
semesta, sebesar seujung kuku.
Untuk melihat suatu atom atau molekul untuk
direkayasa diperlukan peralatan yang canggih dan super sensitif. Tetapi
mikroskop tidak dapat melihat dalam ukuran skala nano. Ini disebabkan ukuran
atom atau molekul yang lebih kecil dari panjang gelombang cahaya yang tampak pada
panjang gelombang antara 500-700 nm. Tetapi dengan berasumsi bahwa ketika tidak
melihat hal yang dilakukan adalah meraba, dua ahli fisika Heinrich Rohrer dan
Gerd Karl Binnig membuat mikroskop peraba pada tahun 1981yang dikenal dengan
nama Scanning Tunelling Mikroscope (STM). Dua fisikawan ini mendapat nobel atas
karyanya pada tahun 1986.
STM adalah singkatan dari Scan Tunneling
Microscopy 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 pada permukaan 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
elektron-elektron dari atom-atom pada permukaan logam berusaha melompat ke
ujung jarum tadi. Keluarnya elektron ini dapat diamati dengan bantuan komputer
sehingga distribusi elektron yang juga menunjukan distribusi atom dapat
diperoleh.
Alat ini berguna untuk menggambarkan kedudukan atom
di permukaan sampel untuk menentukan lekak lekuk permukaan bahan. Gambar yang
dihasilkan dengan STM ini mampu mencapai ketelitian sampai 1/25 dari ukuran
diameter atom tunggal sehingga membuat gambar yang dihasilkan dapat terlihat
dengan jelas meskipun objek aslinya hanya berorde beberapa nanometer saja.
Dengan ketelitian seperti itu, gambar tiga dimensi yang dihasilkan oleh 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 pada
permukaan sebuah material.
Pada tahun 1985 Benning mengusulkan ide yang lebih
sederhana lagi yaitu untuk bahan yang memiliki konduktifitas rendah dibuatlah
Atomic Force Microscope (AFM). Mikroskop ini benar-benar menyentuh permukaan
struktur permukaan atom secara akurat. Dimana ujung jarum AFM disentuhkan dan
digerakkan perlahan-lahan sepanjang permukaan struktur dari atom molekul. Jarum
AFM mempunyai pegas yang bisa meregang dan merapat sesuai dengan permukaan
atom.
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 ATM ini.
Nanoteknologi dipandang sebagai cara masa depan dan merupakan teknologi
yang banyak orang berpikir akan membawa banyak manfaat bagi semua orang yang
akan menggunakannya , tidak ada yang pernah sempurna dan akan selalu ada pro
dan kontra untuk semuanya.
Keuntungan Nanoteknologi:
· Nanoteknologi dapat
merevolusi banyak produk elektronik, prosedur, dan aplikasi. Daerah-daerah
yang mendapatkan keuntungan dari pengembangan lebih lanjut dari nanoteknologi
ketika datang ke produk elektronik termasuk transistor nano, dioda nano, LED,
plasma display, komputer kuantum, dan banyak lagi.
· Nanoteknologi juga bisa
mendapatkan keuntungan sektor energi. Pengembangan energi, memproduksi,
produk menyerap energi, dan penyimpanan energi lebih efektif dalam perangkat
yang lebih kecil dan lebih efisien mungkin dengan teknologi ini. Item
seperti seperti baterai, sel bahan bakar, dan sel surya dapat dibangun lebih
kecil tetapi dapat dibuat lebih efektif dengan teknologi ini.
·
Industri lain yang bisa
mendapatkan keuntungan dari nanoteknologi adalah sektor manufaktur yang akan
membutuhkan bahan-bahan seperti nanotube, aerogels, partikel nano, dan
barang-barang sejenis lainnya untuk menghasilkan produk mereka.Bahan-bahan ini
sering lebih kuat, lebih tahan lama, dan lebih ringan daripada mereka yang
tidak diproduksi dengan bantuan nanoteknologi.
·
Dalam dunia medis,
nanoteknologi juga dilihat sebagai anugerah karena ini dapat membantu dengan
menciptakan apa yang disebut obat pintar. Ini membantu penyembuhan lebih
cepat dan tanpa efek samping dibandingkan yang dimiliki oleh obat tradisional
lainnya. Hal lainnya ditemukan penelitian nanoteknologi dalam kedokteran saat
ini memfokuskan pada area-area tertentu seperti regenerasi jaringan, perbaikan
tulang, kekebalan dan bahkan obat untuk penyakit seperti seperti kanker, diabetes,
dan penyakit yang mematikan lainnya.
Kerugian
Nanoteknologi :
·
Perkembangannya Teknologi
Nano memungkinan hilangnya pekerjaan di industri pertanian dan manufaktur
tradisional.
·
Perkembangan nanoteknologi
juga bisa membawa jatuhnya pasar global karena penurunan nilai minyak dan
berlian. Ini dimungkinkan adanya pengembangan sumber energi alternatif yang
lebih efisien dan tidak memerlukan penggunaan bahan bakar fosil. Ini juga bisa
berarti bahwa karena orang-orang sekarang dapat mengembangkan produk-produk
pada tingkat molekuler, berlian juga akan kehilangan nilainya karena sekarang
dapat diproduksi secara massal.
·
Senjata atom sekarang dapat
lebih mudah diakses dan dibuat menjadi lebih kuat dan lebih merusak, hal ini
dapat menjadi lebih mudah diakses dengan nanoteknologi.
·
Karena partikel-partikel nano
ini sangat kecil, masalah benar-benar dapat timbul dari inhalasi partikel kecil
ini, seperti masalah seorang bisa mudah menghirup partikel asbes menit.
Selain itu dengan adanya
nanoteknologi, dimungkinkan hal yang mustahil bisa terjadi secara revolusioner,
seperti :
• Grafit bisa diubah
menjadi berlian.
• Manusia bisa terbang
diudara tanpa mengunaka alat bantu (yang tidak dapat dilihat dengan mata)
sebenarnya ditopang oleh atom diudara.
• Hologram
dimana-mana.
• Semua penyakit dapat disembuhkan
dengan mudah karena para dokter semudah memiliki robot nano untuk menjelajah
memperbaiki jaringan yang rusak.
• Manusia bisa awet
mudah karena nanoteknologi bisa mengatur ulang molekul-molekul kulit sehingga
tetap kencang dan segar.
• Bisa mengubah warna mata, rambut,
warna kulit sesuai dengan keinginan.
• Komputer yang
digunakan jutaan kali lebih canggih dari pada komputer yang ada saat ini juga
bisa menyatuh dengan kehidupan manusia.
• Manusia bisa
menembus pintu rumah. Karena ada atom yang secara otomatis melepaskan
gandengannya dan membuka diri saat sensornya merasakan kehadiran penghuni
rumah. Rumah akan aman dari pencuri karena komputer yang tertanam di dinding
rumah tidak akan memperbolehkan orang-orang tidak terkenal untuk menembus
masuk.
• Semua orang bisa
memiliki perpustakaan pribadi yang lengkap dengan bentuk kacamata sekaligus
berfungsi sebagai komputer mini.
• Orang lanjut usia
memiliki gigi yang sehat dan lengkap.
• Mobil bisa
berubah-ubah model warna setiap saat.
• Karpet rumah dapat
menelan semua kotoran yang tumpah dilantai.
• Lantai kamar mandi selalu kering dan
tak tergores.
• Kursi dapat secara
otomatis menyesuaikan bentuknya dengan bentuk tubuh hingga bisa merasa lebih
nyaman.
• Pisau dapur tidak perlu diasah karena
molekul-molekulnya dapat mengatur diri supaya tetap tajam.
• Pakaian yang
dikenakan dapat menyesuaikan diri dari pori-porinya menurut perubahan suhu, dan
sebagainya.
COMMENTS