Nano Material

7/15/2019 Nano Material

http://slidepdf.com/reader/full/nano-material-563384305ff0c 1/8

MAKALAH NANOMATERIAL DAN APLIKASINYA

Oleh :

Nama : Ahmad Juheri

Nim : 4211410021

Jurusan : Fisika

Fakultas : FMIPA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2013



A. Nanosains dan Nanoteknologi

Nanosains dan nanoteknologi (Iptek Nano) merupakan bidang kajian ilmu dan

rekayasa material dalam ukuran nanometer. Nanoteknologi telah dipandang sebagai cara

yang memberikan perubahan besar terhadap peradaban manusia abad ke-21. Dengan

teknologi ini, manusia dapat membangun sesuatu objek dalam skala nanometer

dengan cara menyusun atom demi atom. Secara fundamental objek dalam skala nano

memiliki sifat dan fungsi yang baru dan berbeda sama sekali dengan sifat dan fungsinya

dalam ukuran yang lebih besar.

Sifat elektronik, sifat magnetik, sifat optik, dan reaktivitas katalitik baru akan

dijumpai dalam material berukuran nano (nanomaterial) di mana sifat baru ini tidak

dijumpai pada material berukuran lebih besar dari 100 nanometer. Dua alasan utama

yang mendasari perubahan sifat tersebut adalah meningkatnya luas permukaan dan

munculnya efek ukuran kuantum (quantum size effect ) pada material berukuran

nanometer.

Nanomaterial menjanjikan peluang untuk menciptakan teknologi baru dengan

pencapaian melampaui apa yang telah dicapai oleh bidang komputer dan bioteknologi

saat ini. Penerapan nanoteknologi ini diharapkan akan membawa perubahan drastic pada perubahan infrastruktur, semisal pembuatan komputer supercepat, pembuatan pesawat

terbang yang lebih ringan, sintesis obat yang berperilaku seperti “bom cerdas” yang

dapat terbawa oleh aliran darah tanpa kehilangan sifat aktifnya dan hanya akan

meledak membunuh sel yang sakit saja serta dapat mengontrol jumlah keluarnya obat

sehingga pasien tidak akan mengalami over dosis obat, pembuatan sel surya yang sangat

efisien dan dapat menyimpan energi dalam baterai-baterai berkinerja tinggi dari material

nano, yang tahan lama dengan waktu isi ulang yang cepat, dan aplikasi-aplikasi luar

biasa lainnya yang dapat terus dieksplorasi dari nanomaterial (Arryanto et al ., 2007).

B. Metode Pembuatan Nanomaterial

Material nano merupakan susunan materi yang berukuran 1 hingga 100 nm yang

menunjukkan karakteristik yang unik yang disebabkan oleh ukurannya. Sebagai contoh,

sifat fisik karbon berubah secara signifikan jika atom-atom elemen karbon

membentuk pipa nano (carbon nanotube, CNT ).

Karbon adalah penghantar listrik yang buruk dan tidak kuat strukturnya (kecuali



intan yang terbentuk akibat tekanan tinggi). Namun, gabungan pipa nano karbon (CNT)

beberapa kali lipat lebih kuat dibandingkan dengan kawat baja dan dapat menghantar

listrik lebih baik dibandingkan dengan kawat tembaga. Atom karbon juga dapat disusun

membentuk struktur nano ( fullerene atau buckyball ) yang kekuatannya setara dengan

gundukan formasi batuan. Carbon nanotube (CNT) dapat digunakan untuk menyimpan

hidrogen pada sel bahan bakar d a n buckyball dapat digunakan untuk menyimpan

senyaw-senyawa berguna lainnya seperti obat-obatan.

Gambar 5.1. Carbon Nano Tube (CNT)

Nanomaterial secara garis besar dapat dibuat melalui dua metode, yaitu metode

top-down dan metode bottom-up. Metode top-down adalah metode pembuatan material

nano dengan cara memotong-motong atau menghancurkan material berukuran besar

menjadi berukuran nanometer. Termasuk dalam metode ini adalah metode litografi

beserta dengan metode modifikasinya yang secara luas dipergunakan dalam produksi

chip komputer dan berbagai peralatan mikroelektronik.

Metode bottom-up merupakan teknik yang digunakan untuk menata danmengendalikan atom-atom dan molekul-molekul menjadi material berukuran nano.

Termasuk metode bottom-up adalah metode penataan posisi ( positional assembly)

dan metode penataan sendiri ( self assembly).

Metode positional assembly menggunakan alat Bantu untuk menata atom- atom

sesuai dengan posisi yang dikehendaki. Keberhasilan menata atom-atom xenon

membentuk kata “IBM” telah membuktikan kehandalan metode ini dalam menata dan

memanipulasi atom-atom. Metode self assembly dilakukan dengan cara mencampur

atom, molekul, atau partikel nano yang berbeda dengan material berpori dengan ukuran

geometrid an struktur pori tertentu. Karena gometri dan struktur elektronik yang



unik, secara spontan atom-atom mengorganisasikan diri membentuk struktur tertentu

yang stabil dalam pori.

a b

Gambar 5.2. Nanomaterial yang dibuat secara self assembly (a). Atom-atom xenon disusun

membentuk kata “IBM” dimana tiap huruf berukuran sekitar 5 nm dari atas ke

bawah, (b). Differential Gear, dibuat dari ribuan atom C,N, H, O, Si, P.

(Courtesy of Institute of Molecular Manufacturing, Copyright IMM,

h tt p :// www .imm .or g)

C. Keunggulan Nanoteknologi

\

` Dengan pendekatan baru dalam perekayasaan produk yang ditawarkan

nanoteknologi molekular, beberapa keunggulan pun didapatkan. Yang pertama adalah

presisi produk hingga tingkat molekular atau bahkan atomik. Produk- produk yang

dibuat dengan pendekatan top-down seringkali memiliki cacat atau defect. Pada

molecular manufacturing, produk dibuat dengan menyusun atom- atom atau molekul-

molekul-nya dengan penuh kontrol, sehingga produk tanpa cacat pun bisa dibuat.

Sebagai ilustrasi aplikasinya, ambillah contoh bodi pesawat. Bodi pesawat yang ada saat

ini dibuat dengan rekayasa top-down. Untuk memperoleh kekuatan, seringkali

dibutuhkan bahan yang lebih berat, akibatnya rasio akhir strength/mass tetap kecil.

Dengan nanoteknologi, struktur yang tanpa cacat dapat dibuat, dan dengan

menggunakan atom C yang disusun dengan struktur diamondoid, material pesawat

yang ringan tapi kuat pun dapat diperoleh.

Keunggulan kedua nanoteknologi (jika idealnya tercapai) adalah tidak adanya atau

sedikitnya limbah yang dihasilkan. Pada proses top-down, seringkali ada sisa bahan

yang terpaksa harus dibuang. Pada nanoteknologi hal ini bisa di- hindari karena struktur

dibangun dari dasar, atom demi atom. Keunggulan ketiga nanoteknologi mole-kular

http://www.imm.org/

http://www.imm.org/

http://www.imm.org/

http://www.imm.org/



adalah hemat energi dan tidak mencemarkan lingkungan. Sistem nanoteknologi

molekular nanti-nya bisa memakai acetone atau CO2 dari udara se-bagai bahan bakunya,

dan mengekstrak C sebagai atom utama yang digunakan untuk membuat nano-struktur.

Limbah yang mungkin dihasilkan adalah H2O, air. Bandingkan dengan mesin-mesin

konvensional yang juga menghasilkan limbah-limbah bera-cun seperti CO, dan

gas NOx. Tapi, sebetulnya, keunggulan utama nanoteknologi molekular adalah

kemampuannya untuk memanipulasi material dengan fleksibel sesuai keinginan

desainernya. Fleksibilitas ini disebabkan oleh pengontrolan pada level molekul tadi.

Suatu mesin nanoteknologi molekular dapat diibaratkan seperti komputer yang

mengolah data dan informasi. Bedanya, mesin nanoteknologi molekular mengolah

bahan riil. Sebagai ilustrasi fleksibilitas nanoteknologi molecular adalah seperti yang

terlihat di film fiksi ilmiah Startrek. Awak Startrek dapat dengan mudah memesan

makanan apa saja pada komputer, dan dalam sekejap tersedia. Struktur makanan telah

tersimpan di komputer, mesin sintesa yang mema-kai nanoteknolgi molekular

menyusun atom/molekul pembentuk makanan berdasarkan informasi struktur tadi

(Wicaksono, 2001).

D. Penerapan Nanoteknologi

Penerapan nanoteknologi sudah banyak dilakukan oleh ilmuwan maupun pihak

industri. Berikut ini beberapa contoh penerapan nanoteknologi yang dilakukan maupun

yang baru tahap kajian intensif (Arryanto et al ., 2007).

1) Tabir surya (sunscreen) dan kosmetika

2) Komposit

3) Material sangat keras dan liat untuk pemotong

4) Pelapisan permukaan (surface coating)

5) Pembuatan cat

6) Remediasi

7) Fuel Cell

8) Layer (display)

9) Additive bahan baker

E. Kekurangan



Nanopartikel berbahaya bagi kesehatan karena Nanopartikel dapat mengganggu jalannya

transportasi substansi vital masuk dan keluar sel, sehingga mengakibatkan kerusakan

fisiologis sel dan mengganggu fungsi sel normal.

Bioavailability, didefinisikan sebagai kemampuan bahan untuk menembus

membran/lapisan jaringan tubuh melalui berbagai cara paparan (kulit, pernafasan, dan

pencernaan).

Bioaccumulation, didefinisikan sebagai kemampuan partikel yang terabsorpsi untuk

terakumulasi didalam jaringan tubuh organisme dengan berbagai jalur paparan.

Toxic Potential , efek dari toksisitas nanomaterial dimungkinkan melalui berbagai sebab

yaitu kemampuan oksidasi, inflamasi dari iritasi fisis, pelepasan dari radikal yang

terkandung dan dari pengotor (impurities) dari pembuatan nanomaterial misalkan sisa

katalis, pengotor bahan baku yang kurang murni.

Nano Material

Documents

Transcript of Nano Material