(RESUME) Chapter 1 - Introduction of nanotechnology

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.