TUGAS:

Pengertian fisika material dan divais nano beserta tujuan dan aplikasinya!

A. Fisika Material

Sebelum membahas pengertian fisika material secara umum, sebaiknya terlebih dahulu

kita harus mengetahui pengertian dari fisika dan material itu sendri.

Fisika

Fisika adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang perilaku dan sifat-sifat (karakteristik)

makhluk hidup yang ada di muka bumi yang mencakup ruang dan waktu, mempelajari sifat

fisika dari sebuah benda tidak terlepas dari ilmu lainnya seperti kimia, biologi, geologi, geofisika

dan lain sebagainya yang ada kaitannya dengan hukum-hukum fisika, dengan demikian maka

ilmu fisika dikatakan juga sebagai ilmu yang mendasari ilmu-ilmu lainnya. Selain mempelajari

sifat fisis dari suatu bahan, ilmu fisika juga merupakan suatu ilmu yang membahas tentang

besaran.

Material

Ilmu material adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang hubungan suatu bahan dengan

struktur-struktur penyusunnya. Struktur-struktur yang menyusun suatu bahan ini memiliki skala

atom atau molekul dan mengandung sifat mikroskopik untuk setiap material. Ilmu yang

membahas tentang material ini juga sangat berhubungan dengan sifat-sifat atau karakteristik dari

material tersebut. Dengan adanya perkembangan zaman, ilmu material yang ada sekarang ini

tidak hanya sampai pada skala mikro saja tetapi sudah mencapai skala nano. Material nano

secara signifikan berhubungan dengan nanoscience dan nanotechnologi.

Fisika Material

Secara keseluruhan dapat kita katakan bahwa fisika material itu sendiri adalah suatu ilmu

yang mempelajari dan menelaah sifat-sifat serta struktur-struktur penyusun dari suatu bahan atau

material. Saat ingin meninjau sifat suatu material dalam sudut pandang fisika, maka kita akan

melihat sifat-sifat material yang terkait, diantaranya yaitu:

Sifat Mekanik

Sifat mekanik dari material yaitu dimana material tersebut memiliki kekerasan dan

menunjukkan suatu ketahanan terhadap goresan yang lebih besar bila dibandingkan dengan

material dengan ukuran biasa.

Sifat Elektrik

Sifat material ini mempunyai energi yang lebih besar dari pada material ukuran biasa karena

memiliki luas permukaan yang besar. Energy band secara bertahap mengalami perubahan

terhadap orbital molekul.

Sifat Magnetik

Sifat magnetik ini lebih cenderung membahas tentang kekuatan magnetik, dimana kekuatan

magnetik adalah ukuran tingkat kemagnetan. Tingkat kemagnetan tersebut akan semakin

meningkat dengan adanya penurunan ukuran patikel dan kenaikan spesifik luas permukaan

per satuan volume partikel. Sehingga dengan demikian dapat dikatakan material tersebut

memiliki sifat yang baik dalam peningkatan sifat magnet.

Sifat Optik

Sistem optik ini lebih cenderung kepada material nanokristalin yang memiliki sifat optikal

yang menarik, dimana berbeda dengan sifat kristal pada umumnya.

Sifat Kimia

Sifat kimia ini salah satu merupakan faktor penting dalam aplikasi kimia yang tergolong

kedalam nanomaterial yaitu bertambahnya luas permukaan yang akan meningkatkan

kegiatan kimia dari material itu sendiri.

Mempelajari fisika material ini merupakan suatu hal yang sangat penting, dimana tujuan

dari kita mempelajari fisika material itu sendiri adalah kita mampu menganalisa serta

mengakarakterisasi suatu bahan berdasarkan acuan prinsip-prinsip fisika itu sendiri. Ada banyak

uji yang dapat kita lakukan untuk mengetahui karakteristik dari suatu material, diantaranya yaitu

uji porositas dan densitas, uji kekerasan dan lain sebagainya.

B. Divais Nano

Sama seperti hal diatas, sekarang kita tinjau masing-masing pengertian dari divasis nano

tersebut.

Divais

Divais adalah suatu piranti (objek) mesin/ peralatan yang dibuat untuk tujuan khusus atau

tertentu. Divais juga dikatakan sebagai perangkat elektronik yang dapat menyimpan dan

mengirim data. Divais ini tidak hanya berhubungan dengan peralatan elektronika, tapi juga dapat

kita temukan pada peralatan-peralatan lain yang sistemnya dapat menyimpan dan mengirim data,

sekarang ini banyak alat canggih yang dibuat yang memiliki fungsi sebagai divais, baik itu input

divais maupun output divais. Perintah yang disimpan atau dikirim oleh divais ini dapat berupa

perintah data, grafik, dan juga impuls.

Nano

Nano itu sendiri adalah suatu besaran yang memiliki rentang skala antara 1-100 nm.

Dengan ukuran tersebut maka dapat kita perkirakan bahwa ukuran dari benda tersebut sangatlah

kecil. Ukuran serat nano sangatlah kecil jika dibandingkan dengan ukiran rambut, di bawah ini

diperlihatkan gambar yang membandingkan ukuran serat nano dengan rambut.

Gambar 2. Perbandingan ukuran rambut manusia dengan serat nano fiber

Divais Nano

Divais nano tersebut adalah suatu perangkat elektronika yang dapat menyimpan dan

mengirim data dengan material penyusun yang sangan kecil. Divais nano ini sangat mengarah

pada perkembangan teknologi nano dengan penggunaan ukuran material yang data dikatakan

sangat-sangat kecil sekali. Material yang merupakan penyusun pada diavais nano ini mencakup

nanomaterial. Dimana material-material penyusun dari suatu divais ini merupakan material yang

memiliki skala nano.

Dengan adanya perangkat divais nano ini banyak produk-produk terkini yang muncul

dipasaran, yang pastinya dengan memanfaatkan nano material itu sendiri. Pembuatan-pembutan

nanomaterial ini sangat ,mengacu pada prinsip-prinsip fisika yang telah ada seperti yang

dijelaskan diatas.

Berikut adalah beberapa aplikasi dari nanoteknologi:

Bidang Kesehatan

Untuk bidang kesehatan teknologi nano akan digunakan untuk kedokteran dimasa yang

akan datang, dimana ukuran partikel yang digunakan adalah nano yang memiliki ukuran yang

lebih kecil dari pada pembuluh darah, sehingga dimanfaatkan untuk mengarahkan obat-obatan

tertentu agar sampai keposisi yang dituju yang ada di dalam tubuh. Sistem ini dilakukan dengan

cara partikel nano tersebut disuntikkan ke dalam partikel-partikel obat. Kemudian dengan

menggunakan bantuan kendali medan magnet yang berada di luar tubuh, maka partikel obat

tersebut dapat dikendalikan sampai ke jaringan yang dituju. Selain itu teknologi nano ini juga

digunakan sebagai Contrast agent yang digunakan sebagai pencitraan sel dan terapi untuk

mengobati kanker.

Bidang Teknologi IT

Untuk bidang teknologi IT, perkembangan nanoteknologi dapat dilihat dengan

bertambahnya kecepatan komputer dari waktu ke waktu, selain itu juga telah dibuat hardisk dan

memori dengan kapasitas penyimpanan yang besar tetapi dengan ukuran yang kecil. Selain itu

kita juga dapat melihat penambahan dai fungsi telepon genggam yang biasa kita gunakan sehari-

hari. Hal ini dikarenakan bertambahnya kepadatan jumalah divais dengan membuat ukuran

transistor menjadi sangat-sangat kecil. Karena faktor inilah yang dapat membuat system

penyimpanan divais menjadi lebih besar dengan ukuran divais yang lebih kecil.

Bidang elektronika

Untuk bidang elektronika aplikasi nanoteknologi mengarah pada sesuatu yang dikenal

sebagai divais elektron tunggal (single electron devices). Divais ini merupakan divais yang

berbasis pada hanya satu atau beberapa elektron saja. Elektron ini dapat dikendalikan dan diatur

sepenuhnya. Tujuan yang paling utama dari aplikasi nanoteknologi di bidang elektronika ini

adalah untuk meningkatkan kekuatan, kapasitas, dan serta kecepatan alat hingga beberapa kali

lipat dari yang telah tersedia sekarang ini.

Bidang Teknologi Tahan Gempa

Untuk bidang ini lebih ditekankan pada rekonstruksi dari bahan bangunan yang

digunakan, dimana disini nanoteknologi diaplikasikan pada beton yang digunakan sehingga

beton memiliki tenaga yang lebih kuat, sehingga dapat menopang bangunan menjadi lebih

kokoh. Dengan kerapatan partikel beton yang amat rapat dengan penggunaan nanomaterial

tersebut maka juga dapa membuat bangunan menjadi tahan terhadap air. Hal ini dapat dilakukan

dengan mencampur beton dengan 10 persen bahan nano-silica, sehingga kekuatannya bertambah

menjadi dua kali lipatnya.

Bidang Militer

Untuk bidang militer teknologi nano ini telah diaplikasikan oleh tentara militer Amerika

Serikat yang menggunakan peralatan elektronik dalam kesehariannya. Salah satu contoh

peralatan yang menggunakan nanoteknologi adalah penginderaan untuk malam hari dan sensor

suhu yang digunakan oleh pilot pesawat terbang, pesawat terbang tanpa awak, dan tentara.

Nanoteknologi memberikan keuntungan yang signifikan bagi para militer. Inti dari penginderaan

malam hari (night vision) adalah sebuah lempeng microchannel (microchannel plate-MCP),

dimana Elektron-elektron akan melalui ribuan microchannel yang nantinya akan memperbanyak

jumlah elektron. Kemudian elektron-elektron itu melewati layar fosfor.

Industri Mobil

Pada industri mobil nanoteknologi terkait dengan berbagai hal diantaranya pelapisan

(coating) pada badan (body) mobil, produk-produk di pasaran, aplikasi struktural, dan aplikasi-

aplikasi potensial lainnya. coating pada body mobil menggunakan nano partikel akan

memberikan banyak keuntungan. Dengan menggunakan nanoteknologi ini maka akan

memberikan kualitas cat yang lebih tahan lama dan cemerlang, selain itu juga dapat untuk

mengurangi massa dari mobil tetapi tetap cukup kuat untuk menahan kerangka mobil. Ini dapat

menghemat bahan bakar dari mobil tersebut. coating pada windshield dapat melindungi dari

hujan, cat semprot, kotoran burung, serangga, atau benda dan cairan lainnya. Pemurnian udara di

dalam mobil dapat membuat udara menjadi lebih bersih dengan reaksi fotokalitik. Sebuah

aplikasi potensial nanoteknologi adalah pada pendingin mesin. Sistem pendingin mesin berbasis

nano partikel akan menghasilkan konduktifitas panas yang lebih besar sehingga dapat

mentransfer panas dengan lebih baik.

Industri Konveksi

Penggunaan bahan nanopartikel dan nano teknologi disini dapat dilihat dari bahan kain

yang dapat dilapisi dengan serat polyester yang mengandung filament-filamen nanosilikon.

Lapisan filament nanosilikon memiliki sifat hidrofobik (tidak menyukai air). Penggunaan bahan

ini dapat membuat kain tahan terhadap air, bau, kotoran dan dapat menghantarkan listrik.

Masih banyak lagi aplikasi nanoteknologi dan nanomaterial atau nanopartikel yang dapat

kita manfaatkan untuk kehidupan sehari-hari. Dari penjabaran diatas maka dapat dilihat bahwa

pembuatan teknologi canggih yang ada tersebut tidak lepas dari penggunaan hukum-hukum

fisika. Oleh sebab itu ilmu fisika material sangat berpengaruh terhadap perkembangan dan

teknologi yang berbasis pada nano.

Referensi:

Dwandaru, Wipsar Sunu Brams. 2012. Aplikasi Nanosains dalam Berbagai Bidang Kehidupan: Nanoteknologi. Journal online

Merriam Webster Dictionary

Mutiara, Achmad Benny. 2001. Kuliah Fisika Devais Semikonduktor. Program Pasca Sarjana, Magister Teknik Elektro Universitas Gunadarma