Teknologi Nano: Sejarah dan Definisi (bagian I)

Munculnya kesadaran terhadap ilmu dan teknologi nano diinspirasi dan didorong oleh pemikiran futuristik dan juga penemuan peralatan pengujian dan bahan-bahan. Pada tanggal 29 Desember 1959 dalam pertemuan tahunan Masyarakat Fisika Amerika (American Physical Society) di Caltech, Richard Phillips Feynman (Pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1965)  dalam suatu perbincangan berjudul “ There’s plenty of room at the bottom”, memunculkan suatu isu yaitu permasalahan memanipulasi dan mengontrol atom (ukuran 0,001 nm) dan molekul (ukuran 0,1 nm) pada dimensi kecil (nanometer) . Di tahun 1981, Scanning Tunneling Microscopy (STM) diciptakan oleh Heinrich Rohrer dan Gerd Binnig (Pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1986). Beberapa tahun kemudian (1986), Gerg Binnig, Calfin F Quate, dan Christoph Gerber menemukan Atomic Force Microscope (AFM). Melalui peralatan STM dan AFM, para ilmuwan dapat melihat, memanipulasi, dan mengontrol atom-atom secara individu di dimensi nano. Penemuan bahan buckyball/fullerene dan carbon nanotube semakin mendorong para ilmuwan untuk meneliti ilmu dan teknologi nano. Robert Curl, Harold Kroto, dan Richard Smalley (Pemenang Hadiah Nobel Kimia tahun 1996) menemukan buckyball/fullerene di tahun 1985. Buckyball/fullerene tersusun oleh molekul-molekul karbon dalam bentuk bola tak pejal dengan ukuran diameter bola 0,7 nm. Sumio Iijima menemukan carbon nanotube pada tahun 1991 saat ia bekerja di perusahaan NEC di Jepang. Carbon nanotube adalah molekul-molekul carbon berbentuk silinder tak pejal dengan satu atau lebih dinding silinder. Diameter silinder bervariasi dari 1 nm hingga 100 nm. Panjang silinder dapat mencapai ukuran dalam rentang micrometer (1 μm=10-6m) hingga centimeter (1 cm=10-2m). Perbandingan antara ukuran panjang dan diameter carbon nanotube dapat melebihi 1.000.000. Kedua ujung-ujung silinder ditutup oleh fullerene berbentuk setengah bola tak pejal.

Pengenalan dan pemahaman akan ilmu dan teknologi nano sangat terkait dengan definisi nano, bahan berstruktur nano, ilmu nano dan teknologi nano. Nano adalah satuan panjang sebesar sepertriliun meter (1 nm=10-9m). Ukuran tersebut 1000x lebih kecil dari diameter rambut manusia (80 μm). Diameter sel darah merah dan virus hanya sebesar masing-masing 7 μm dan 150 nm. Bahan berstruktur nano merupakan bahan yang memiliki paling tidak salah satu dimensinya (panjang, lebar, atau tinggi) berukuran 1-100 nm. Bahan nano merupakan jembatan antara atom/molekul dan bahan berukuran mikrometer (transistor pada chip computer). Gen atau DNA merupakan bahan nano alami dengan lebar pita gen sebesar 2 nm. Fullerene dan carbon nanotube termasuk bahan nano sintetis karena ukuran diameternya berukuran nano. Partikel-partikel pasir silika dan baja dapat dibuat juga menjadi bahan nano silika dan nano baja. Studi segala fenomena fisika, kimia, dan biologi pada dimensi 1-100 nm disebut ilmu nano (nanoscience). Sedangkan teknologi nano mencakup dua hal. Pertama, seluruh produk-produk dengan ukuran geometri terkontrol (ketelitian satuan pengukuran) yang tersusun oleh paling tidak satu komponen produk dengan satu atau lebih dimensi komponen produk dibawah 100nm yang menghasilkan efek fisika,kimia, atau biologi berbeda dengan komponen produk konvensional berukuran di atas 100 nm tanpa kehilangan daya guna produk nano tersebut. Kedua, peralatan-peralatan untuk tujuan pengujian atau manipulasi yang menyediakan kemampuan untuk fabrikasi dan pergerakan terkontrol atau ketelitian pengukuran dibawah 100nm. Contoh peralatan tersebut yaitu STM dan AFM. Salah satu produk nano yang diperkirakan segera hadir adalah mobil yang dirakit dengan cat mengandung serbuk nano, kerangka mobil terbuat dari komposit carbon nanotube, atau polimer nanokomposit sebagai bahan pengganti lembaran baja.

Sum: forumsains.com