Teknologi nano

Oleh: Heru Setyawan

Mungkin masih banyak orang yang bertanya-tanya apa yang dimaksud dengan teknologi nano (nanotechnology). Ketika saya memaparkan materi yang berjudul: “Teknologi nano berbasis kekayaan alam lokal untuk Indonesia” pada acara Profesor ITS Berbincang, ada pertanyaan mengenai hal itu. Salah satu pertanyaan yang juga muncul adalah apakah dulu ilmu ini belum ada? Atau, apakah istilah ini dulu belum dikenal? “Waktu sekolah dulu (sekitar awal 1980an), rasanya juga sudah belajar atom, molekul, dan sebangsanya, yang ukurannya bahkan lebih kecil daripada 1 nanometer,” katanya.

Pada dasarnya, teknologi nano berurusan dengan gabungan berbagai bidang dalam ilmu pengetahuan (sains), teknik (rekayasa), obat, dan teknologi untuk menyediakan alat untuk mengubah sifat yang dapat diubah secara teoritis benda/zat dalam skala nano [1]. Teknologi nano, sebagai domain terobosan dalam kemajuan berbagai macam isu ilmu pengetahuan, telah mendapatkan banyak sekali perhatian dalam beberapa dekade terakhir. Berbagai jenis pelopor ilmu pengetahuan dan teknik, khususnya dalam medis dan isu yang berkaitan dengan perawatan kesehatan, masalah lingkungan, isu yang berbasis elektronika dan listrik, ruang angkasa dan informasi, dan bahkan persoalan keamanan nasional telah diselesaikan melalui pemanfaatan teknologi nano dalam beberapa dekade terakhir.

Memang seringkali ilmu pengetahuan dan teknologi baru muncul dari mimpi dan angan-angan manusia. Begitu juga dengan teknologi nano. Teknologi nano, yang merupakan pelopor terdepan abad ke-21, lahir dari mimpi semacam itu. Teknologi nano didefinisikan sebagai pemahaman dan pengaturan zat pada ukuran antara 1 dan 100 nm dimana peristiwa unik memungkinkan aplikasi baru [2]. Partikel yang berukuran sangat kecil ini berbeda dalam rentang sifat yang fenomenal, mis.: konduktivitas listrik yang lebih baik, warna yang dapat berubah, interaksi yang lebih efisien dengan pelarut, transparansi optik yang luar biasa, sifat panas yang mempesona, dan kekuatan mekanik yang luar biasa.

Walaupun sentuhan manusia terhadap partikel nano terjadi sepanjang sejarah manusia, hal ini meningkat dengan tajam selama revolusi industri. Penelitian tentang partikel nano bukanlah hal baru. Konsep “nanometer” pertama kali diusulkan oleh Richard Zsigmondy, Pemenang Hadiah Nobel 1925 dalam kimia. Ia membuat kata nanometer secara eksplisit untuk mencirikan ukuran partikel dan ia adalah orang pertama yang mengukur ukuran partikel seperti koloid emas menggunakan mikroskop.

Teknologi nano modern pertama kali diperkenalkan oleh Richard Feymann, Pemenang Hadiah Nobel 1965 dalam fisika. Feymann pada tahun 1959 memberikan kuliah berjudul: “There’s plenty of room at the bottom” pada pertemuan Masyarakat Fisika America (American Physical Society) di Caltech. Di situ, ia mengemukakan konsep memanipulasi zat pada tingkat atom. Gagasan baru ini menunjukkan cara berpikir baru dan hipotesa Feymann sejak itu terbukti benar. Itulah alasan mengapa ia dianggap bapak teknologi nano modern.

Norio Taniguchi, seorang ilmuwan Jepang, adalah orang pertama yang menggunakan “teknologi nano” untuk menggambarkan proses semikonduktor yang terjadi pada tingkat nanometer. Itu terjadi hampir 15 tahun setelah kuliah Feymann tahun 1959. Ia mengusulkan bahwa teknologi nano terdiri atas pemrosesan, pemisahan, penggabungan dan perubahan bentuk bahan oleh satu atom atau satu molekul. Era emas teknologi nano mulai pada tahun 1980 ketika Kroto, Smiley dan Curl menemukan fullerenes dan Erick Drexler dari Massachusets Institute of Technology (MIT) menggunakan gagasan dari “There’s plenty of room at the bottom” Feymann dan kata teknologi nano Taniguchi dalam bukunya tahun 1986 yang berjudul “Engines of Creation, the Coming Era of Nanotechnology.”

Drexler mengusulkan gagasan “perakit” skala nano yang akan mampu membangun salinan dirinya sendiri dan salinan benda lain yang kompleks semaunya. Visi Drexler tentang teknologi nano sering disebut “teknologi nano molekuler.” Ilmu teknologi nano semakin maju ketika Iijima [3], ilmuwan Jepang lain, mengembangkan tabung nano karbon (carbon nanotube).

Bidang teknologi nano dan sains nano semakin banyak menarik perhatian di awal abad ke-21 ketika Presiden Amerika Serikat Bill Clinton mengusulkan untuk mendanai penelitian dalam bidang yang baru muncul ini ketika berpidato di Caltech pada 21 Januari 2000. Tiga tahun kemudian, Presiden George W. Bush menandatangani undang-undang “the 21st Century Nanotechnology Research and Development Act.” DPR membuat penelitian teknologi nano menjadi prioritas nasional dan menciptakan National Nanotechnology Initiative (NNI).

Hari ini, teknologi nano memberi dampak pada kehidupan manusia sehari-hari. Potensi keuntungan banyak dan beragam. Sebagai contoh, dalam praktik masyarakat farmasi, teknologi nano telah mempunyai dampak menonjol pada devais medis seperti biosensor diagnosa, sistem pemberian obat, dan probe pencitraan. Dalam industri makanan dan kosmetik, pemakaian bahan nano telah meningkat tajam untuk perbaikan dalam produksi, pengemasan, umur simpan, dan ketersediaan bio. Partikel nano dot kuantum seng oksida menunjukkan aktivitas anti mikroba melawan bakteri yang tumbuh di makanan, dan partikel nano sekarang dipakai sebagai sensor makanan untuk mendeteksi mutu dan keamanan makanan.

Pustaka

1. SH Hajiabadi, HA, M Kalateh-Aghamohammadi, M Shorgasthi, Journal of Petroleum Science and Engineering, 186 (2020) 106783.
2. JE Hulla, SC Sahu and AW Hayes, Human and Experimental Toxicology 34 (2015) 1318–1321.
3. S. Iijima, Helical microtubules of graphitic carbon, Nature 354 (1991) 56–58.