Kali ini saya pengen membahas sedikit tentang Nanoteknologi, pada saat ini perkembangan teknologi dibidang apapun berjalan
dengan sangat pesat, baik dalam jumlah kuantitasnya, kualitas maupun
pemanfaatannya pada berbagai aspek di alam semesta ini. Karena begitu
pesatnya perkembangan teknologi di berbagai bidang, maka perkembangan teknologi di fokuskan digaris besarkan pada empat
bidang yaitu : Teknologi material, Nanoteknologi, Bioteknologi Molekular (Life
Science) dan Teknologi Informasi. Pemilihan keempat bidang teknologi tersebut
didasarkan pada perkembangannya yang sangat pesat sekarang ini dan pengaruhnya
yang begitu besar bagi kehidupan.
Bahkan bisa dikatakan bahwa dalam tiga dekade terkahir telah terjadi revolusi besar-besaran
dalam bidang teknologi yang saya sebutkan diatas tadi. Bukan
berarti bidang-bidang yang lain perkembangannya tidak pesat namun bidang
tersebut dapat ditinjau sesuai sudut pandang atau wawasan yang lain.
PERKEMBANGAN
NANOTEKNOLOGI
A. Definisi
Nanoteknologi
Nanoteknologi adalah sebuah cabang ilmu yang berfokus pada materi-materi pada
ukuran antara 1 hingga 100 nanometer (1 nm = 10 -9 meter ). Pada
dasarnya, nanoteknologi ialah perluasan sains - sains yang sedia ada ke skala
nano. Pada dasarnya, nanoteknologi adalah perluasan ilmu-ilmu yang ada ke skala nano.
B.
Sejarah Nanoteknologi
Richard
Feynman seorang ahli Fisika, adalah orang yang pertama kali mendiskusikan
tentang Nanoteknologi dalam kuliahnya dengan topic “Masih Banyak Ruang di
Bagian Paling Bawah” dalam suatu pertemuan tahunan American Physical Society
pada tahun 1959, tapi yang dianggap menciptakan istilah “Nanoteknologi” adalah
Prof. Norio Taniguchi dari Tokyo Science University dalam suatu presentasi pada
konferensi yang dilaksanakan pada tahun 1974 yang berjudul Konsep Dasar
“Nanoteknologi”. 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).
C.
Perkembangan Nanoteknologi
Era nanoteknologi diawali dari penemuan di bidang
nano sains yang mempunyai ; pengertian lebih kepada pengertian konvergensi dari
fisika kuantum, biologi molecular, ilmu computer, kimia dan rekayasa
material. Diperkirakan dalam periode mulai tahun 2010 sampai 2020 akan terjadi
percepatan yang luar biasa dalam penerapan nanoteknologi di dunia industry dan
ini menandakan bahwa dunia sekarang mengarah pada dekade “Revolusi
Nanoteknologi“. Nanoteknologi telah dianggap
sebagai ilmu pengetahuan baru di masa mendatang, dengan inovasi terbaru
diantaranya menggunakan partikel mikro yang dapat digunakan untuk menghilangkan
kerut wajah, memperkokoh botol kemasan, dan membersihkan pakaian tanpa air. Studi
awal di bidang kesehatan juga mengindikasikan beberapa dari partikel - partikel
tersebut, telah dipergunakan dalam teknik mesin terbaru yang dapat mengakibatkan
kanker atau mengobati penyakit kanker. Nanoteknologi adalah teknologi yang
menggunakan skala namometer, atau sepersemilyar meter, merupakan teknologi
berbasis pengelolaan materi berukuran nano atau satu per miliar meter dan
merupakan lompatan teknologi untuk mengubah dunia materi menjadi berbagai
bentuk atau model yang jauh lebih berharga dari sebelumnya. Para ilmuwan yang
berkecimpung dalam nanoteknologi mengatakan bekerja dengan partikel-partikel
ini dapat member harapan yang paling besar untuk membangun mesin miniature yang
tersusun dari atom demi atom,sama seperti halnya setiap makhluk hidup juga
tersusun dari atom. Beberapa ilmuwan sudah menerapkan nanoteknologi untuk
menambah partikel-partikel perak mini, yang diketahui sebagai sebuah anti
bakteri pada pisau cukur, wadah penyimpanan makanan, minuman dan kaus kaki anti
debu. Pengaruh bagi manusia adalah bahwa patikel-partikel ini dapat menyebabkan
tubuh dan ilmuwan membutuhkan waktu bertahun-tahun sebelum mereka benar-benar
dapat memahami efek yang dihasilkan dari penggunaan teknologi. Partikel
nano, karena sangat kecil dapat masuk melalui sebuah membran sel tanpa diketahui
namun dapat membawa cukup besar materi asing di antara untaian DNA. Namun, tidak
ada studi kesehatan jangka panjang untuk masalah ini. Revolusi Industri di
bidang nanoteknologi Nanosains adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari
fenomena atau sifat-sifat suatu objek atau material dalam skala
nanometer. Mula-mula, tubuh kita berada di dunia berskala meter
(m). Kemudian, dimisalkan bagian tubuh manusia yang berskala 1 per 1000 dari itu
atau micrometer dianalogikan seperti diameter rambut manusia, sel tubuh atau sel
darah merah. Nanometer (nm) adalah besaran 1 per 1000 dari mm, seperti lebar DNA
yang skalanya berkisar 2 nm. Apabila namometer dibagi lagi menjadi 1
persepuluhnya, akar sampai pada besaran atom yang terakhir yaitu (0,1 nm=1A0
(Angstrom). Perbandingan antara 1 meter dengan 1 nanometer adalah seperti
haknya perbandingan antara bola bumi dengan bola pingpong. ”Dari kenyataan
ini, dapat dikatakan bahwa, manusia secara perlahan-lahan tengah mendapatkan
teknologi yang sulit dibayangkan”. Adapun Nanobaja mampu menghasilkan baja yang
berstruktur halus (mencapai beberapa puluh nm) dan memiliki kekuatan dan umur 2
kali lipat dari baja tanpa melibatkan nanoteknologi dalam pengolahannya. Teknologi Nanobaja sangat sederhana dan tidak memerlukan peralatan tertentu
untuk membuatnya.
Alat Analisa Dan Karakterisasi Nano Teknologi
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 500-700nm. 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 keujung jarum tadi.
Keluarnya elektron ini dapat diamati dengan bantuan komputer sehingga
distribusi elektron yang juga menunjukan distribusi atom dapat
diperoleh.
 |
| Sistem Kerja Scan Tunneling Microscopy |
 |
| Alat Scan Tunneling Microscopy |
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.
 |
| Bentuk 3 dimensi yang dihasilakan oleh STM |
Pada tahun 1985 Benning mengusulkan ide yang lebig 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
molekuldapt dilihat pada gambar. Jarum AFM mempunyai pegas yang bisa
meregang dan merapat sesuai dengan permukaan atom.
 |
| 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 ATM ini.
D. Penggunaan
nanoteknologi dalam kehidupan sehari-hari
1.
Medis & Pengobatan
Molekul dalam skala nano yang bersifat multifungsi untuk
mendeteksi kanker dan untuk penghantaran obat langsung ke sel target. Bisa memperlambat penuaan dan meningkatkandaya tahan tubuh kita.
2. Farmasi
Sebagian besar obat-obatan dan kosmetik yang
beredar di pasaran saat ini bekerjanya kurang optimal disebabkan karena zat
aktifnya :
·
memiliki tingkat kelarutan yang rendah.
·
membutuhkan lemak agar dapat larut.
·
mudah teragregasi menjadi partikel besar
·
tidak mudah diabsorpsi dan dicerna
3. Kosmetik
Terobosan nanoteknologi
dalam bidang kosmetika dan obat-obatan mampu menciptakan bahan kosmetika dan obat-obatan
dengan efektivitas yang jauh lebih baik. Sebagai contoh adalah penggunaan
liposom dalam formula obat dan kosmetika. Liposom adalah vesikel
berbentuk spheris dengan membran yang terbuat dari dua lapis fosfolipid (phospholipid
bilayer), yang digunakan untuk menghantarkan obat atau materi genetik ke
dalam sel. Liposom dapat dibuat dari fosfolipid alamiah dengan rantai lipid
campuran ataupun komponen protein lainnya. Bagian phospholipid bilayer
dari liposom dapat menyatu dengan bilayer yang lain seperti membran sel,
sehingga kandungan dari liposom dapat dihantarkan ke dalam sel. Dengan membuat
liposom dalam formula obat atau kosmetika, akhirnya bahan yang tidak bisa
melewati membran sel menjadi dapat lewat. Manfaat sistem penghantaran zat aktif
kosmetika dengan menggunakan liposom berukuran 90 nm adalah :
·
Mampu menghantarkan zat aktif sampai lapisan bawah kulit.
·
Mampu menghantarkan zat aktif lebih cepatk, sehingga didapatkan
recovery yang lebih cepat pula.
4.
Bidang Industri
Aplikasi nanoteknologi dalam industri
sangat luas. Dengan nanoteknologi, kita bisa membuat pesawat ruang angkasa dari
bahan komposit yang sangat ringan tetapi memiliki kekuatan seperti baja. Kita
juga bisa memproduksi mobil yang beratnya hanya 50 kilogram. Industri fashion
pun tidak ketinggalan. Mantel hangat yang sangat tipis dan ringan bisa menjadi
tren di masa mendatang dengan bantuan nanoteknologi.
Berbagai terobosan dapat dilakukan
dengan nanoteknologi untuk menggantikan bahan baku industri yang kian langka.
Jepang, misalnya, pada 1997 membuat proyek ultra baja untuk mengembangkan
teknologi konservasi baja. Baja super ini dilaporkan memiliki kekuatan dua kali
lipat dari baja biasa, sehingga pemakaiannya dapat lebih efisien. Hal ini dapat
menjadi solusi bagi krisis baja yang melanda dunia beberapa bulan terakhir
akibat melonjak tajamnya permintaan baja dari Cina. Diperkirakan tahun 2010,
produk-produk industri dalam skala apa pun akan menggunakan material hasil
rekayasa nanoteknologi. Tidak heran kalau Bill Clinton-saat menjabat Presiden
AS-sejak 1993 telah menginstruksikan kepada National Science and Technology
Council (NSTC) untuk meriset bidang nanoteknologi ini. (dapat dilihat di
www.whitehouse.gov/WH/EOP/OSTP/ NSTC/). Perkembangan pesat ini akan mengubah
wajah teknologi pada umumnya karena nanoteknologi merambah semua bidang ilmu.
Tidak hanya bidang rekayasa material seperti komposit, polimer, keramik,
supermagnet, dan lain-lain. Bidang-bidang seperti biologi (terutama genetika
dan biologi molekul lainnya), kimia bahan dan rekayasa akan turut maju pesat.
Misalnya, manusia akan mengecat mobil dengan cat nanopartikel yang mampu
memantulkan panas sehingga kendaraan tetap sejuk walau diparkir di panas terik
matahari. Atau, kawat tembaga akan sangat jarang digunakan (terutama dalam
hardware computer) karena digantikan dengan konduktor nanokarbon yang lebih
tinggi konduktivitasnya.
5. Bidang Luar Angkasa
Nanoteknologi juga sudah berhasil menyodorkan suatu material
hebat yang sangat ringan, tetapi kekuatannya 100 k ali lebih kuat dari baja!
Material hebat ini diberi nama Carbon Nano-Tube (CNT). Material ini hanya
tersusun dari atom karbon (C), seperti grafit dan berlian. Kuat tetapi sangat
ringan sehingga menara dapat dibuat lebih tinggi dan kabel dapat dibuat lebih panjang dan kuat tanpa takut jatuh/roboh
karena beratnya sendiri. Hal berikut yang sangat dibutuhkan adalah sesuatu yang cukup
berat yang mengorbit mengelilingi bumi. Asteroid dapat dimanfaatkan untuk
tujuan ini! Asteroid ini berfungsi sebagai beban yang menstabilkan kabel serta
satelit geostasioner yang sedang mengorbit itu. Tanpa beban penstabil
(counterweight), kabel dan satelit bisa jatuh menimpa bumi karena tertarik
gravitasi, walaupun bahan konstruksinya merupakan material yang sangat ringan.
Asteroid ini nantinya dihubungkan dengan satelit menggunakan kabel yang sama.
Asteroid ini dapat diarahkan supaya mengorbit pada ketinggian tertentu
mengelilingi bumi dengan cara menembaknya dengan rudal. Tabrakan dengan rudal
tersebut dapat menggeser posisi asteroid sehingga berada pada jangkauan
gravitasi bumi. Dengan demikian asteroid akan terus mengorbit mengelilingi bumi
pada ketinggian yang sama. Rencana konstruksi bangunan dan lintasan/kabelnya
tampaknya sudah cukup baik. Lalu bagaimana dengan 'lift'nya sendiri? Yang pasti
bentuknya tidak sama dengan lift yang biasa kita lihat di gedung-gedung
bertingkat. Lift ke luar angkasa ini berupa sebuah pesawat luar angkasa yang
akan membawa penumpang dari bumi menuju satelit yang sedang mengorbit. Pesawat
ini berbeda dengan pesawat luar angkasa yang saat ini digunakan para astronot
untuk menjalankan misi-misi mereka.
6. Bidang Teknologi Tahan Gempa
Nanoteknologi jadikan beton kokoh dan tahan gempa.
Konstruksi bangunan menjadi dua kali lebih kokoh, tahan gempa, kedap air laut
dengan ditemukannya bahan konstruksi nanosilika, suatu jenis mineral yang
melimpah ruah di Indonesia dan diolah melalui teknologi nano. Dengan mencampur
beton dengan 10 persen bahan nano-silica, kekuatan bertambah menjadi dua kali
lipatnya.
7. Bidang Teknologi Informasi
Dunia informatika dan komputer/elektronik bisa menikmati
adanya kuantum yang mampu mengirimkan data dengan kecepatan sangat tinggi.
Superkomputer di masa depan tersusun dari chip yang sangat mungil, tetapi mampu
menyimpan data jutaan kali lebih banyak dari komputer yang kita gunakan saat
ini. Begitu kecilnya superkomputer itu, kita mungkin hanya bisa melihatnya
dengan menggunakan mikroskop cahaya/elektron. Peran teknologi nano dalam
pengembangan teknologi informasi (IT,information technology), sudah tidak
diragukan lagi. Bertambahnya kecepatan komputer dari waktu ke waktu,
meningkatnya kapasitas hardisk dan memori, semakin kecil dan bertambahnya
fungsi telepon genggam, adalah contoh-contoh kongkrit produk teknologi nano di
bidang IT.
E. perkembangan teknologi nano di
Indonesia
Di Indonesia perkembangan nanoteknologi boleh
dikatakan masih sangat premature. Kondisi ini, tidak jauh berbeda dengan
Negara-negara Asean lainnya. Kendati demikian, kegagalan dalam mengembangkan
; produk berbasis nanoteknologi pada lima tahun ke depan, berpotensi menyebabkan
pasar domestic hanya menjadi pasar bagi produk nanoteknologi impor sehingga
Indonesia diperkirakan kehilangan nilai tambah sekitar Rp 10 triliun per tahun.
Indonesia memiliki keunggulan komparatif berupa kekayaan sumber daya alam
misalkan mineral pasir besi, kuarsa, tembaga, emas yang dapat digunakan sebagai
basis teknologi nanomaterial. Oleh karena itu,pengembangan nanoteknologi harus
diarahkan untuk mengelolah dan memberikan nilai tambah secara signifikan bagi
sumber daya alam Indonesia guna meningkatkan daya saing bangsa. Nanoteknologi
berdampak di bidang ilmu pengetahuan dan teknik rekayasa serta setiap sisi
kehidupan manusia sebagaimana yang kita ketahui dalam dekade pertama abad ke-21
ini. Banyak yang percaya nanoteknologi mampu menjadi solusi dari sekian banyak
masalah dalam kehidupan manusia, diantaranya teknologi pembersih
lingkungan, teknologi material yang kuat dan ringan, menyembuhkan sebagian besar
penyakit medis pada manusia. Nanoteknologi sangat berkembang pesat dan begiru
mencengangkan banyak pihak, sehingga mau atau tidak kita harus mempertimbangkan
suatu kebijakan yang untuk selanjutnya berbenah diri menyesuaikan orientasi
teknologi yang akan dipakai dimasa yang akan datang.
Tahun
2012 Indonesia memasuki era teknologi nano. Teknologi yang satu ini tidak
sebatas digunakan membuat nanomaterial bagi piranti mikroelektronik, akan
tetapi juga bagi industri lain, seperti pertanian dan pangan. Pernyataan
tersebut disampaikan Ketua Masyarakat Nano Indonesia, Dr. Nurul Taufiqu Rochman
pada Seminar Nasional Sains dan Teknologi 3 yang diselenggarakan Fakultas
Teknik Universitas Wahid Hasyim, belum lama ini. Dalam presentasinya berjudul
“Rekayasa dan Inovasi Nanoteknologi dalam Upaya Peningkatan Daya Saing
Produk-Produk Pertanian dan Pangan, Dia memaparkan mengenai perlunya penguasaan
teknologi rekayasa proses, mengingat saat ini diukur dari segi kesiapan
teknologi, daya saing global, Indonesia hanya menempati peringkat 91. Saat ini
sektor pertanian menyumbang 13% dari total PDB Indonesia. Padahal sektor
pertanian dapat menjadi unggulan, mengingat karakteristik Indonesia sebagai
negara agraris. Salah satu usaha yang dapat dilakukan guna mengedepankan sector
pertanian, yakni dengan menerapkan teknologi rekayasa proses, semisal teknologi
nano” tandasnya. Berdasarkan kajian dan survey, Dr. Nurul menambahkan, ada lima
bidang industri yang berpotensi menerapkan teknologi nano, yaitu industri
pupuk, pestisida, pangan, obat herbal dan kemasan.
F. prospek perkembangan teknologi nano
di masa depan
Setiap
pengembangan ilmu dan teknologi nano seharusnya selalu memperhatikan dampak
terhadap masyarakat dan lingkungan hidup. Dampak tersebut berupa potensi bahan
dan produk nano sebagai bahan beracun bagi tubuh manusia dan lingkungan serta
perubahan karakter konsumtif masyarakat. Penguasaan teknologi nano dapat
berakibat berubahnya tatanan dunia seperti yang terjadi saat teknologi nuklir
dan ruang angkasa turut serta menentukan tatanan dunia modern. Selain itu,
keanekaragaman hayati Indonesia dapat menjadi sumber pengembangan ilmu dan
teknologi nano di Indonesia dan dunia.
