Nanoteknologi
Nanoteknologi adalah bagian dari ilmu pengetahuan dan teknologi tentang pengendalian materi pada skala atom dan molekul - ini berarti benda-benda yang berukuran sekitar 100 nanometer.
Nanoteknologi mencakup pembuatan produk yang menggunakan bagian sekecil ini, seperti perangkat elektronik, katalis, sensor, dll. Untuk memberi Anda gambaran tentang betapa kecilnya itu, ada lebih banyak nanometer dalam satu inci daripada inci dalam 400 mil.
Untuk memberikan gambaran internasional tentang betapa kecilnya hal itu, ada banyak nanometer dalam satu sentimeter, sama banyaknya dengan sentimeter dalam 100 kilometer.
Nanoteknologi menyatukan para ilmuwan dan insinyur dari berbagai subjek yang berbeda, seperti fisika terapan, ilmu material, ilmu antarmuka dan koloid, fisika perangkat, kimia, kimia supramolekuler (yang mengacu pada bidang kimia yang berfokus pada interaksi ikatan non-kovalen molekul), mesin dan robotika yang dapat mereplikasi diri, teknik kimia, teknik mesin, biologi, teknik biologi, dan teknik listrik.
Umumnya, ketika orang berbicara tentang nanoteknologi, yang dimaksud adalah struktur dengan ukuran 100 nanometer atau lebih kecil. Ada satu juta nanometer dalam satu milimeter. Nanoteknologi mencoba membuat bahan atau mesin dengan ukuran tersebut.
Orang-orang melakukan berbagai jenis pekerjaan yang berbeda di bidang nanoteknologi. Sebagian besar pekerjaan saat ini terlihat pada pembuatan nanopartikel (partikel dengan ukuran nanometer) yang memiliki sifat khusus, seperti cara mereka menyebarkan cahaya, menyerap sinar-X, mengangkut arus listrik atau panas, dll. Di ujung bidang yang lebih "fiksi ilmiah" adalah upaya untuk membuat salinan kecil dari mesin yang lebih besar atau ide yang benar-benar baru untuk struktur yang membuat dirinya sendiri. Bahan-bahan baru dimungkinkan dengan struktur ukuran nano. Bahkan dimungkinkan untuk bekerja dengan atom tunggal.
Ada banyak diskusi tentang masa depan nanoteknologi dan bahayanya. Nanoteknologi mungkin dapat menciptakan bahan dan instrumen baru yang akan sangat berguna, seperti dalam bidang kedokteran, komputer, dan membuat listrik yang bersih (sistem nanoelektromekanis) yang membantu merancang panel surya generasi berikutnya, dan penerangan rendah energi yang efisien). Di sisi lain, nanoteknologi adalah hal baru dan mungkin ada masalah yang tidak diketahui. Misalnya, jika bahannya buruk bagi kesehatan manusia atau alam. Bahan-bahan ini mungkin memiliki efek buruk pada ekonomi atau bahkan sistem alam yang besar seperti Bumi itu sendiri. Beberapa kelompok berpendapat bahwa harus ada aturan tentang penggunaan nanoteknologi.
Geometri struktur nano yang khas.
Awal dari nanoteknologi
Gagasan nanoteknologi pertama kali digunakan dalam ceramah "There's Plenty of Room at the Bottom", sebuah ceramah yang diberikan oleh ilmuwan Richard Feynman pada pertemuan American Physical Society di Caltech pada tanggal 29 Desember 1959. Feynman menggambarkan cara untuk memindahkan atom individu untuk membangun instrumen yang lebih kecil dan beroperasi pada skala itu. Properti seperti tegangan permukaan dan gaya Van der walls akan menjadi sangat penting.
Ide sederhana Feynman tampaknya mungkin. Kata "nanoteknologi" dijelaskan oleh Profesor Universitas Sains Tokyo, Norio Taniguchi, dalam sebuah makalah tahun 1974. Dia mengatakan bahwa nanoteknologi adalah pekerjaan mengubah bahan dengan satu atom atau satu molekul. Pada tahun 1980-an ide ini dipelajari oleh Dr. K. Eric Drexler, yang berbicara dan menulis tentang pentingnya peristiwa skala nano . "Mesin Penciptaan: The Coming Era of Nanotechnology" (1986) dianggap sebagai buku yang pertama kali membahas tentang nanoteknologi. Nanoteknologi dan ilmu Nano dimulai dengan dua perkembangan utama: dimulainya ilmu kluster dan penemuan scanning tunneling microscope (STM). Segera setelah itu, molekul-molekul baru dengan karbon ditemukan - pertama fullerenes pada tahun 1986 dan carbon nanotube beberapa tahun kemudian. Dalam perkembangan lain, orang mempelajari cara membuat kristal nano semikonduktor. Banyak nanopartikel oksida logam sekarang digunakan sebagai titik kuantum (nanopartikel di mana perilaku elektron tunggal menjadi penting). Pada tahun 2000, Inisiatif Nanoteknologi Nasional Amerika Serikat mulai mengembangkan ilmu pengetahuan di bidang ini.
Klasifikasi bahan Nano
Nanoteknologi memiliki nanomaterial yang dapat diklasifikasikan ke dalam nanopartikel satu, dua dan tiga dimensi. Klasifikasi ini didasarkan pada sifat-sifat yang berbeda yang dimilikinya seperti hamburan cahaya, menyerap sinar x, mengangkut arus listrik atau panas. Nanoteknologi memiliki karakter multidisiplin yang mempengaruhi berbagai teknologi tradisional dan disiplin ilmu yang berbeda. Bahan-bahan baru yang dapat diskalakan bahkan pada ukuran atom dapat diproduksi.
Fakta
- Satu nanometer (nm) adalah 10−9 atau 0.000.000.001 meter.
- Ketika dua atom karbon bergabung bersama untuk membuat molekul, jarak di antara mereka berada pada kisaran 0,12-0,15 nm.
- Heliks ganda DNA sekitar 2 nm dari satu sisi ke sisi lainnya. Ini berkembang menjadi bidang baru nanoteknologi DNA. Di masa depan DNA dapat dimanipulasi yang dapat menyebabkan revolusi baru. Genom manusia dapat dimanipulasi sesuai dengan kebutuhan.
- Nanometer dan meter dapat dipahami sebagai perbedaan ukuran yang sama seperti antara bola golf dan Bumi.
- Satu nanometer adalah sekitar sepersepuluh lima ribu diameter rambut manusia.
- Kuku jari tumbuh satu nanometer per detik.
Karakteristik fisik nanomaterial
Pada skala nano, sifat fisik sistem atau partikel berubah secara substansial. Sifat-sifat fisik seperti efek ukuran kuantum dimana elektron bergerak berbeda untuk ukuran partikel yang sangat kecil. Sifat-sifat seperti perubahan mekanik, listrik dan optik ketika sistem makroskopik berubah menjadi mikroskopik yang sangat penting.
Material dan partikel nano dapat bertindak sebagai katalis untuk meningkatkan laju reaksi yang menghasilkan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan katalis lainnya. Beberapa sifat yang paling menarik ketika partikel dikonversi ke skala nano adalah zat yang biasanya menghentikan cahaya menjadi transparan (tembaga); menjadi mungkin untuk membakar beberapa bahan (aluminium); padatan berubah menjadi cairan pada suhu kamar (emas); isolator menjadi konduktor (silikon). Bahan seperti emas, yang tidak bereaksi dengan bahan kimia lain pada skala normal, bisa menjadi katalis kimia yang kuat pada skala nano. Sifat-sifat khusus yang hanya bisa kita lihat pada skala nano ini adalah salah satu hal yang paling menarik tentang nanoteknologi.
Pertanyaan dan Jawaban
T: Apa itu nanoteknologi?
J: Nanoteknologi adalah bagian dari ilmu pengetahuan dan teknologi tentang pengendalian materi dalam skala atom dan molekul, yang mencakup pembuatan produk yang menggunakan bagian sekecil ini, seperti perangkat elektronik, katalis, sensor, dll.
T: Seberapa kecil nanometer itu?
J: Nanometer sangatlah kecil - ada lebih banyak nanometer dalam satu inci dibandingkan dengan 400 mil. Untuk memberikan gambaran internasional tentang seberapa kecilnya, ada banyak nanometer dalam satu sentimeter, sama banyaknya dengan sentimeter dalam 100 kilometer.
T: Jenis pekerjaan apa yang dilakukan orang di bidang nanoteknologi?
J: Orang-orang yang bekerja di bidang nanoteknologi berupaya membuat nanopartikel (partikel dengan ukuran nanometer) yang memiliki sifat khusus seperti menghamburkan cahaya atau menyerap sinar-X. Mereka juga berusaha membuat salinan kecil dari mesin yang lebih besar atau ide-ide yang benar-benar baru untuk struktur yang membuat dirinya sendiri. Bahan-bahan baru dapat dibuat dengan struktur ukuran nano dan bahkan memungkinkan untuk bekerja dengan atom tunggal.
T: Aplikasi potensial apa yang dimiliki oleh nanoteknologi?
J: Nanoteknologi memiliki aplikasi potensial di berbagai bidang, termasuk kedokteran, komputer, dan produksi listrik bersih (sistem nanoelektromekanis). Teknologi ini juga dapat membantu merancang panel surya generasi berikutnya dan pencahayaan rendah energi yang efisien.
T: Apakah ada risiko yang terkait dengan penggunaan teknologi nano?
J: Mungkin ada masalah yang tidak diketahui terkait dengan penggunaan nanoteknologi, misalnya apakah bahan yang digunakan berdampak buruk bagi kesehatan manusia atau alam. Hal ini dapat berdampak buruk pada ekonomi atau bahkan sistem alam yang besar seperti Bumi itu sendiri sehingga beberapa kelompok berpendapat bahwa aturan harus dibuat terkait penggunaannya.
T: Ilmuwan seperti apa yang mempelajari teknologi nano?
J: Ilmuwan yang mempelajari teknologi nano berasal dari berbagai disiplin ilmu termasuk fisika terapan, ilmu material, ilmu antarmuka dan koloid, fisika perangkat, kimia kimia supramolekuler, mesin mereplikasi diri dan robotika, teknik kimia, teknik mesin, biologi, teknik biologi, teknik elektro, dan lain-lain.
