Chapter 1 – Introduction of Nanotechnology
Buku Nanostructures_and_Nanomaterials “Synthesis, Properties and Applications” - Guozhong Cao
“There is plenty room of the bottom”
-Richard Feyman-
 |
| https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/research/programmes/nanoscience/ |
Pada
tahun 1959 ilmuwan hebat Richard Feyman sudah mengetahui akan potensialnya
sesuatu yang berukuran semakin kecil. Maksud dari pada pernyataan tersebut
adalah semakin dalam kita melihat, maka akan semakin banyak ruang yang dapat
diamati. Ruang-ruang tersebut adalah partikel-partikel yang berukuran semakin
kecil, akan tetapi memiliki efek besar. Petualangan Richard Feyman dengan
pernyataannya adalah mengawali pengembaraan nanoteknologi yang hari ini menjadi
tanda kemajuan zaman.
Nanoteknologi
merupakan teknologi material yang berukuran nano. Material berukuran nano
adalah material yang memiliki dimensi yang berkisar kurang dari 100 nm, atau
berkisar 10-9 meter. Adapun ukuran atom terkecil adalah atom hidrogen
yang memiliki jari-jari 0,5 amstrong atau 0,5 x 10-10 meter. Jika
disetarakan dengan atom hydrogen, satu nanometer kira-kira setara dengan10 atom
hydrogen yang dibariskan atau setara dengan 5 silikon yang dibariskan. Ukuran
kecil atom hydrogen menjadi hal yang menarik, sehingga atom hydrogen banyak
dibahas di mekanika kuantum, hingga tingkat level-level energinya. Hal tersebut
dilengkapi dengan teori Landau-Lifshitz bahwa Jika tinjauan klasik atas gejala
ini membolehkan partikel untuk memiliki bentuk distribusi energi yang kontinyu,
sesuai dengan medan B serta kecepatan awal partikel, maka Landau menunjukkan bahwa
partikel justru hanya boleh memiliki tingkat-tingkat energi tertentu.
Secara
umum nanoteknologi dapat difahami sebagai teknologi desain, fabrikasi atau
pembuatan, dan aplikasi dari struktur nano. Pemanfaatan nanoteknologi saat ini
sudah hamper masuk ke segala bidang keilmuan khusunya natural science. Berikut beberapa contoh pemanfaatan nanoteknologi :
- Drug delivery. Pengantar atau pembawa obat, yakni dengan menempatkan obat di dalam nanotube karbon, dianggap sebagai nanoteknologi.
- Micro-electromechanical systems (MEMS), serangkaian system yang merubah elektrik menjadi mekanik atau merubah mekanik menjadi elektrik. Terbuat dari bahan semikonduktor
- Lab-on-a-chip, memiliki ukuran sub-mikron, reaksi yang dibutuhkan sangat kecil.
Selain
itu, nanoteknologi banyak berperan dalam pembuatan transistor. Transistor
terbagi menjadi 2, yakni BJT (Bipolar Junction
Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide
Silicon atau Semiconductor FET). Adapun beberapa ilmuan yang terkenal dalam
menggeluti bidang ini adalah Bardeen, Brattain dan Shockless yang merupakan
pemenang dua kali nobel.
Ada
banyak cara untuk fabrikasi dan pengolahan seperti top-down dan bottom-up.
Top-down merupakan pengolahan material dari ukuran besar menjadi kecil, yang
sudah memiliki fungsi tertentu. Sedangkan bottom-up merupakan pengolahan dari
material berukuran kecil atau cairan kemudian dijadikan fungsional. Sintesis
molekul polimer besar adalah pendekatan bottom-up yang khas, dimana blok
bangunan individu (monomer) berkumpul untuk molekul besar atau polimerisasi. Pertumbuhan
kristal adalah pendekatan bottom-up yang lain, dimana baik pertumbuhan atom,
atau ion atau molekul yang teratur merakit ke dalam struktur kristal yang
diinginkan pada pertumbuhan permukaan bahan oleh kumpulan partikel berukuran
nano. Pertumbuhan nanomaterial dibagi menjadi beberapa bagian, yakni :
- Pertumbuhan fase uap, yakni perubahan uap langsung menjadi padat. Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat melihat pada peristiwa pemadatan kotoran hidung, hal tersebut berawal dari uap udara yang dihirup, sedang hidung dalam keadaan suhu yang hangat, sehingga terjadi pembentukan uap udara tersebut menjadi kotoran hidung. Selain itu juga peristiwa uap air dan kaca, proses yang terjadi mirip dengan kotoran hidung
- Pertumbuhan fase cair. Contohnya pada sintesis material yang berbentuk koloid kemudian menjadi padatan
- Pertumbuhan fase padat. termasuk fase pemisahan untuk membuat partikel logam dalam matriks kaca.
- Pertumbuhan Hybrid, termasuk pertumbuhan uap-cair-padat (VLS) dari kawat nano.
